UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
SALDO DE RADIAÇÃO OBTIDO ATRAVÉS DE MEDIDA E ESTIMATIVA
POR TRÊS MODELOS E A SUA RELAÇÃO COM O DESENVOLVIMENTO
DA CULTURA DE CRAVO-DE-DEFUNTO (Tagetes sp.)
RAÚL ANDRES MARTINEZ URIBE
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP - Campus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre - Programa de Pós-Graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem).
BOTUCATU-SP Junho - 2005
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
SALDO DE RADIAÇÃO OBTIDO ATRAVÉS DE MEDIDA E ESTIMATIVA
POR TRÊS MODELOS E A SUA RELAÇÃO COM O DESENVOLVIMENTO
DA CULTURA DE CRAVO-DE-DEFUNTO (Tagetes sp.)
RAÚL ANDRES MARTINEZ URIBE
Engenheiro Agrônomo
Orientadora: Profa. Dra. Dalva Martinelli Cury Lunardi
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP - Campus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia - Programa de Pós-Graduação em Agronomia Irrigação e Drenagem.
BOTUCATU-SP Junho – 2005
III
DEDICATORIA
A Deus, por ser a razão da minha vida e me levar sempre de mão dada.
Ao meu pai, por me ensinar a praticidade e o desejo de investigar.
À minha mãe, por que através do seu exemplo de vida, me inculcou
valores e princípios que perduram até hoje.
À minha querida Adriane, por compartilhar sua vida comigo,
aceitar-me, apoiar-aceitar-me, amar-me e cuidar-me. Por ensinar-me o valor da vida a dois e por fazer-me sentir a necessidade de querer construir uma família.
AGRADECIMENTO
Agradeço a todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram com a realização deste trabalho.
À Prof. Dra. Dalva Martinelli Cury Lunardi, por ser minha orientadora, não só na parte científica, mas também na minha vida no Brasil.
Ao CNPQ, pela concessão do auxilio.
Ao departamento de Recursos Naturais e Engenharia Rural, pela ajuda e incentivo, ao longo de meu mestrado. Em especial aos professores: Alcides Lopes Leão, Antonio Pádua Sousa, Denival Martins, João Carlos Cury Saad e João Francisco Escobedo; e aos funcionários Cido, Izaura, Silvia, Camila, Valdomiro e Selma; pela amizade e pela colaboração inestimável.
Ao colega Antonio Ribeiro da Cunha, pela montagem dos aparelhos, pelo apoio técnico e por compartilhar conhecimentos e literatura.
À seção de pós-graduação, pela atenção prestada.
A Melania Inês Valiati, amiga sincera, que contribuiu enormemente para a realização deste trabalho.
A Millena Ariana Boueri, que com sua amizade, foi parceira de pesquisa e de vida.
Aos amigos e colegas de república, Rosa, Marileia, Cristiane, Sara, Yelitza, Marcio, Carlos, Ioshua e Lauter, que demonstraram apoio, amizade e carinho sincero.
Aos amigos de pós-graduação, Alexandre Dal Pai, Eduardo Nardini Gomes e Mari Tane Prior, pela amizade e pareceria.
Aos meus irmãos, por apoiar-me desde longe, e mostrar-me o instinto de superação.
A minha família Martinez Uribe, que desde muito longe souberam me mostrar o caminho da perseverança; especialmente a minha avó Sacramento, pelas orações.
Aos meus amigos da Venezuela, pelas inúmeras demonstrações de carinho e apoio, resaltando a Marielbys, Alfonso, Marian, Mery, Juan, Derwis, Alberto, Enrique, David.
V
A Ester, Reginaldo e sua família, por me acolherem como um membro mais desta.
À família Aguiar e Silva, especialmente a Marcelo, Tânia, e Ivonette pelo carinho de mãe.
À família Furtado, Nercy (Garotinha ruiva) e Marizelia, pelo incentivo constante e pelas tardes de Lar.
Aos meus sogros, Iveti e Sergio, por abrir as portas da sua família e do seu coração fazendo-me sentir em casa.
A minhas cunhadas, Cristiane e Giselle; aos meus concunhados Salgado e Conde, e especialmente a minha sobrinha Mariana, por todos os momentos de alegria.
Aos meus tios Tony e Regina, pelos momentos de ânimo, carinho e compreensão, por me estimularem e por sempre ter um sorriso disponível.
Aos meus primos Alexandre, Gustavo, Elaine, Rodrigo e Raquel, pelo apoio e amizade.
Por ultimo ao Brasil, terra de grandes riquezas, que me recebeu com o calor de seu povo, me permitiu aprender e crescer como pessoa, e me deu de presente às melhores coisas deste país: “Adriane”, a farofa e o guaraná.
SUMÁRIO
Página LISTA DE QUADROS ... VIII LISTA DE FIGURAS ... IX RESUMO ... XI SUMMARY ... XIII 1. INTRODUÇÃO ... 1 2. REVISÃO DE LITERATURA ... 3 2.1 A cultura ... 3 2.2 Ambiente protegido ... 4 2.3 Temperatura do ar ... 5
2.4 Umidade relativa do ar e pressão de saturação de vapor ... 6
2.5 Vento em ambiente protegido ... 7
2.6 Radiação solar ... 7
2.7 Saldo de radiação ... 9
2.8 Coeficiente de reflexão de culturas ... 10
2.9 Evapotranspiração ... 11
3 MATERIAL E MÉTODOS ... 12
3.1 Localização da área experimental ... 12
3.2 Caracterização do clima ... 12
3.3 Características físicas e químicas do solo ... 13
3.4 Área experimental ... 13
3.5 A cultura de cravo-de-defunto ... 14
3.6 Manejo da irrigação ... 14
3.7 Característica de crescimento da cultura do cravo-de-defunto ... 15
3.8 Saldo de radiação medido (SRm) ... 16
3.9 Saldo de radiação estimado (SRe) ... 17
3.10 Coeficiente de reflexão (CR) ... 18
VII
3.12 Velocidade do vento ... 19
3.13 Aquisição de dados agrometeorológicos ... 19
3.14 Evapotranspiração da cultura ... 19
3.15 Condução do experimento ... 20
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 21
4.1 Temperatura do ar (TAR) ... 21
4.2 Umidade relativa do ar (UR) e pressão de saturação de vapor (es) ... 23
4.3 Velocidade do vento (V) ... 24
4.4 Variabilidade dos elementos energéticos ... 26
4.4.1 Radiação solar global (RG) ... 26
4.4.2 Radiação solar refletida (Rr) ... 28
4.4.3 Coeficiente de reflexão da cultura de cravo-de-defunto (CR) ... 30
4.4.4 Radiação solar difusa (Rd) ... 31
4.5 Saldo de radiação de ondas curtas (SRoc) ... 32
4.6 Saldo de radiação de ondas longas (SRol) ... 34
4.7 Saldo de radiação (SR) ... 35
4.7.1 Saldo de radiação medido ... 35
4.7.2 Saldo de radiação estimado ... 36
4.8 Avaliação do desenvolvimento da cultura ... 38
4.8.1 Índice de área foliar, altura da planta, massa seca, número de folhas e botões florais por planta ... 38
4.9 Consumo hídrico da cultura de cravo-de-defunto ... 41
5 CONCLUSÕES ... 43
LISTA DE QUADROS
Página 1. Valores mínimos, médios e máximos de temperatura do ar nas condições de
ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ao longo do período da cultura ... 22 2. Análise estatística por meio do teste de Tukey dos valores mínimos, médios e
máximos da pressão de saturação vapor (es) pressão parcial de vapor (ea) e umidade relativa do ar (UR) nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo
(ca) ao longo do período da cultura ... 24 3. Análise estatística por meio do teste de Tukey dos valores mínimos, médios e
máximos da velocidade do vento nas condições de ambiente protegido (pt) e a
campo (ca) ao longo do período da cultura ... 25 4. Saldo de radiação medido (SRM) e estimado pelos modelos de Brunt (SRB) e
Lunardi (SRL-pt) e (SRL-ca) para a condição de ambiente protegido (pt) e a campo
IX
LISTA DE FIGURAS
Página 1. Lâmina de água aplicada em função do tempo, nas condições de ambiente
protegido (a) e a campo (b) ... 15 2. Temperatura média do ar nas condições de ambiente protegido (TARpt) e a campo
(TARca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 22 3. Variação da umidade relativa do ar (UR-a) e pressão de saturação de vapor (es- b),
nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 23 4. Variação da velocidade média diária do vento nas condições de ambiente
protegido (Vpt) e a campo (Vca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 25 5. Variação da radiação solar global diária na superfície horizontal (RG) nas
condições de ambiente protegido (pt) e campo (ca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 27 6. Curva da variação da irradiância global (IGH) para o dia 26/07/2002 (a- dia de céu
limpo) e para o dia 31/05/2002 (b- dia de céu nublado) para as condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ... 28 7. Variação da radiação solar refletida diária na superfície horizontal (Rr) nas
condições de ambiente protegido (pt) e campo (ca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 29 8. Curva da variação da irradiância refletida (IRH) para o dia 26/07/2002 (a- dia de
céu limpo) e para o dia 31/05/2002 (b- dia de céu nublado) nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ... 30 9. Variação do coeficiente de reflexão nas condições de ambiente protegido (CRpt) e
campo (CRca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 31 10. Variação da radiação solar difusa diária (Rd) nas condições de ambiente
protegido (pt) e campo (ca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 32 11. Variação do saldo de radiação de ondas curta (SROC) nas condições de ambiente
12. Curva da variação da irradiância global (IGH), refletida (IRH) e o saldo de radiação
de ondas curtas (SROC) para o dia 26/07/2002 (a- dia de céu limpo) e para o dia
31/05/2002 (b- dia de céu nublado) nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ... 33 13. Variação do saldo de radiação de ondas longas nas condições de ambiente
protegido (SROLpt) e a campo (SROLca), ao longo do ciclo da cultura de
cravo-de-defunto ... 34 14. Variação do saldo de radiação nas condições de ambiente protegido (SRpt) e a
campo (SRca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto ... 35 15. Relação entre o saldo de radiação e irradiação global a campo (a) e saldo de
radiação e irradiação global no ambiente protegido (b) ... 36 16. Analise de regressão do saldo de radiação medido e estimado, nas condições de
ambiente protegido (a) e a campo (b), sendo o saldo de ondas longas obtido pela equação de Brunt (1932) ... 37 17. Analise de regressão do saldo de radiação medido e estimado, nas condições de
ambiente protegido (a) e a campo (b), sendo o saldo de ondas longas obtido pelos
modelos de Lunardi (2003) ... 38 18. Índice de Área Foliar (IAF) ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto nas
condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ... 39 19. Matéria seca total (MS) e índice de área foliar (IAF) durante o ciclo da cultura de
cravo-de defunto, nas condições de ambiente protegido (pt-a) e a campo (ca-b) .... 40 20. Altura de planta (AP) e número de folhas por planta (NF) durante o ciclo da
cultura de cravo-de-defunto, nas condições de ambiente protegido (pt-a) e a campo (ca-b) ... 40 21. Número de botões florais (NB) durante o ciclo da cultura de cravo-de-defunto,
nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ... 41 22. Consumo hídrico (CH) diário durante o desenvolvimento da cultura de
cravo-de-defunto nas condições de ambiente protegido e a campo ... 42
XI
RESUMO
Este trabalho foi desenvolvido na área experimental do Departamento de Recursos Naturais – Setor Ciências Ambientais da Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, Campus de Botucatu, SP. Avaliou-se ao longo do ciclo da cultura do cravo-de-defunto (Tagetes patula L), o saldo de radiação e a sua relação com o desenvolvimento da cultura através de indicadores de crescimento. Os dados foram obtidos no período de 21/05 a 09/08/2002, em duas áreas idênticas, de 280m2, orientadas no sentido NNW-SSE, sendo a primeira em um ambiente protegido e a segunda a campo. O ambiente protegido era do tipo arco com 7,0m de largura; 40,0m de comprimento; 4,0m de altura máxima e 2,2m de pé direito. Utilizou-se cobertura de polietileno transparente difusor de luz de baixa densidade, com 150µm de espessura, laterais de malha preta de polietileno (sombrite) com redução de 50% da radiação solar. Os resultados mostram que a temperatura do ar e umidade relativa médias apresentaram diferenças significativas entre os dois ambientes, sendo a temperatura do ar superior em condição de ambiente protegido em 3,2°C. A umidade relativa na condição de ambiente protegido foi 4,9% menor da observada em condição de campo. A pressão de saturação de vapor e a pressão parcial de vapor não apresentaram diferenças significativas entre os dois ambientes, com valores médios de 2,7KPa e 2,2KPa para a pressão de saturação de vapor e 1,8KPa e 1,6KPa para a pressão parcial de vapor, nas condições de ambiente protegido e a campo, respectivamente. A velocidade do vento, na condição de campo, foi superior em 24,7% da observada na condição de ambiente protegido. A transmissividade do polietileno a irradiação solar global foi de 67,12%. A radiação solar refletida apresentou menores valores na condição de ambiente protegido em
relação ao campo, com médias de 0,99MJ m-2 e 1,80MJ m-2, respectivamente. Os valores do coeficiente de reflexão foram menores no interior do ambiente protegido com médias de 10,5% e 12,8% para as condições de ambiente protegido e a campo, respectivamente. O saldo de radiação de ondas curtas na condição de ambiente protegido representou 68,86% do saldo de ondas curtas na condição de campo. Os valores menos negativos do saldo de radiação de ondas longas foram observados na condição de ambiente protegido, sendo o saldo de radiação total em condições de ambiente protegido 79,28% do observado a campo. Utilizando-se os modelos de Lunardi (2002) e Brunt (1932) o saldo de radiação foi estimado com precisão. Houve um menor consumo hídrico da cultura na condição de ambiente protegido, onde ocorreu também um melhor desenvolvimento da cultura. Realizando o cultivo de flores e plantas ornamentais em ambiente protegido, podem-se obter flores de melhor qualidade, com maior número de botões florais, em um menor tempo, possibilitando uma melhor produção na entre safra.
XIII
COMPARISON OF THE OBTAINED BALANCE OF RADIATION THROUGH MEASURE AND ESTIMATE FOR THREE MODELS AND ITS RELATIONSHIP WITH THE DEVELOPMENT OF THE TAGETES (Tagetes sp.)CROP. Botucatu, 2005. 52p. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Irrigação e
Drenagem)- Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.
Author: RAÚL ANDRES MARTINEZ URIBE
Adviser: PROFA. DRA. DALVA MARTINELLI CURY LUNARDI.
SUMMÁRY
This work was carried out in Department of Natural Resources - Section of Environmental Sciences, FCA/UNESP, Botucatu Campus, São Paulo State, Brazil. Where the radiation balance, were evaluated for (Tagetes patula L), in protected environment and in field cultivation. The acquired data were obtain in period from 21/05/03 to 09/08/03. The experimental area was constituted of two areas of 280 m2, being one in the field condition and the other in greenhouse arch type, with covering of polyethylene of low density (PEBD), light diffuser, with 150 µm of thickness, and polypropylene screen with 50% of the solar radiation reduction in the lateral. The results showed that the mean temperature and relative humidity of the air present significant differences between both internal and external environments; The temperature of the air, in protected environment, was superior in 3,2°C. The relative humidity in the condition of protected environment was 4,9% smaller of the observed in field condition. The vapor saturation pressure and the vapor partial pressure didn't present significant differences among the two environments, with medium values of 2,7KPa and 2,2KPa for the vapor saturation pressure and 1,8KPa and 1,6KPa for the vapor partial pressure, in protected environment and in field cultivation, respectively. The Wind speed, in the field cultivation, was superior in 24,7% of the observed in the protected environment. The transmissivity of polyethylene to the global solar radiations was of 67,12%. The reflected solar radiations presented smaller values in the protected environment in relation to the field, with averages of 0,99MJ m-2 and 1,80MJ m-2, respectively. The values of the reflection coefficient were smaller inside protected
environment with averages of 10,5% and 12,8% to field conditions. The balance of short waves radiation in protected environment represented 68,86% of the balance of short waves in the field condition. The less negatives values of the balance of long waves radiation were observed in the condition of protected environment, 79,28% of the observed to field. The radiation balance was esteemed accurately, being used the models of Lunardi (2002) and Brunt (1932). Was a smaller evapotranspiration of the culture in the condition of protected environment, and a better development of the culture. Accomplishing the cultivation of flowers and ornamental plants in protected environment, they can be obtained flowers of better quality, with larger number of floral buttons, in a smaller time, facilitating a better production in the among crop.
__________________________
1 INTRODUÇÃO
A investigação sobre o cultivo de plantas ornamentais no Brasil vem sendo exaustivamente estudada, pois este mercado gera U$ 2 bilhões/ano, exportado-se U$ 13 a 15 milhões/ano, sendo o estado de São Paulo responsável por 70%.
Segundo o IBRAFLOR (Instituto Brasileiro de Floricultura) no Brasil existem cerca de 2.500 produtores de flores e plantas ornamentais, que cultivam 4.800 hectares. O setor é responsável pela geração de cerca de 50.000 empregos.
Pelas condições climáticas presentes em algumas regiões, é necessário o uso de ambientes protegidos para atenuar o efeito das condições adversas e melhorar outras, mas segundo Tivelli (1998), 70 a 80% dos agricultores que deram início à produção em ambientes protegidos a partir de 1990, abandonaram essa atividade por volta do segundo ano de cultivo, por falta de conhecimento do manejo adequado do ambiente.
Os maiores problemas enfrentados pelos agricultores, segundo Oliveira (1995), em levantamento realizado em todas as regiões brasileiras sobre o uso de ambientes protegidos são: as altas temperaturas; a elevada umidade; a ocorrência freqüente de doenças e pragas.
Surge assim, a necessidade de caracterizar corretamente o microclima presente dentro do ambiente protegido e compará-lo com a condição de campo, para buscar soluções efetivas. Para se realizar essa caracterização é necessário a utilização de aparelhos que monitorem parâmetros climáticos, nem sempre disponíveis, precisando então, equações adaptadas às condições locais, para estimá-los.
Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi comparar o saldo de radiação obtido através de modelos com o medido e avaliar a sua relação com o desenvolvimento da cultura de cravo-de-defunto (Tagetes patula L).
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 A cultura.
O Tagetes patula L., vulgarmente conhecido por cravo-de-defunto, pertence à Família Asteraceae. É uma planta herbácea anual de caule baixo, de 20-30cm de altura, compacta, de folhagem com cheiro característico. Possui flores em capítulos pequenos, simples ou dobrados, solitários, em tonalidades variáveis de amarelo, alaranjado e marrom-avermelhado (Lorenzi & Souza, 1995).
A cultura cresce bem em qualquer solo, necessitando de locais ensolarados (Lorenzi & Souza, 1995). Sua propagação é realizada por sementes fotoblásticas negativas; sendo as temperaturas entre 18 e 25°C ideais para uma boa germinação. O substrato deve ter boa drenagem e aeração. A semeadura pode ser em bandejas de polietileno expandido (isopor) ou diretamente nos canteiros, sendo a distância ideal de 30cm a 40cm entre as mudas dos tipos mais altos e de 15cm a 20cm entre as variedades menores (Enciclopédia de Plantas e Flores, 1977).
A rotação de cultura é um método efetivo, para controlar nematóides e insetos em ambiente protegido, sendo o cravo-de-defunto uma das plantas mais utilizadas para este fim (Huang, 1984, Oduor-Owino, 1994 e Hackney & Dickerson,1975).
2.2 Ambiente protegido
Durante algumas épocas do ano a produção agrícola pode ficar comprometida devido às temperaturas extremas, ao vento e às precipitações excessivas, reduzindo o período de utilização do campo e a produção. Devido a estes fatos os agricultores deixam de obter maiores lucros, com o aumento no custo de produção. O cultivo protegido tem sido uma opção vantajosa, para atender às necessidades da entressafra e os consumidores mais exigentes em termos de qualidade do produto, proporcionando ao produtor maiores lucros (Sentelha & Santos, 1995).
Devido à grande sensibilidade das plantas ornamentais e hortaliças às adversidades meteorológicas, a produção dessas plantas em ambientes protegidos está crescendo, com a finalidade de se obter maior produtividade e precocidade, melhor qualidade, e possibilidade do produto na entressafra. A produtividade nesses ambientes excede sensivelmente as obtidas a campo, sendo até três vezes maior, devido a não sofrerem a influência de fatores negativos presentes nas cultivadas a céu aberto (Oliveira et al., 1992).
Dentre as vantagens de utilização de ambientes protegidos ou semiprotegidos pode-se citar a maior proteção contra fenômenos meteorológicos adversos tais como: geadas, granizo, excesso de chuva, altos níveis de radiação solar durante o dia, queda de temperatura à noite e proteção do solo contra lixiviação (Oliveira et al., 1992).
Como desvantagens tem-se a necessidade de manutenção constante em seu interior, a ocorrência de valores de temperaturas do ar muito elevados ao longo do dia (Martinez Garcia, 1986), doenças mais agressivas e difíceis de serem tratadas pela penetração insuficiente de luz, sendo necessária, em alguns casos, a mudança de local do ambiente protegido; falta de inimigos naturais; resistência por parte das pragas ao controle químico; dificuldade de polinização e problemas de salinização, entre outras (Van den Bos, 1983).
Galvani (2001) observou que em função da situação geográfica o ambiente protegido tem objetivos distintos no Brasil. Nas regiões Sul e Sudeste, o ambiente protegido funcionaria como um regulador de temperatura, diminuindo o efeito danoso causado por baixas temperaturas em algumas culturas, proporcionando assim, produção na entressafra. Em outras regiões do país, seu efeito sobre a temperatura não é tão característico, nessas regiões esses ambientes são mais efetivos sobre o controle da quantidade de água das culturas,
5
protegendo-as do excesso de precipitação pluviométrica e do estresse provocado pela ação direta dos ventos.
2.3 Temperatura do ar
No interior do ambiente, a temperatura do ar está intimamente ligada ao tamanho e volume do ambiente protegido, ao tipo de cobertura, ao ângulo de incidência da radiação solar e ao tipo de solo (Seeman, 1979; Robledo de Pedro, 1987; Robledo de Pedro & Vicente, 1988; Mougon et al., 1989; Buriol et al., 1993a; Furlan, 2001).
De acordo com Alpi & Tognoni (1991), as variações de temperatura observadas no interior do ambiente protegido, são as causas diretas dos fenômenos de transmissão de calor por irradiação, condução e, principalmente, convecção. Desta maneira, no Brasil, ocorre um gradiente de temperatura, em seu interior, variando de um mínimo, próximo do solo, até um máximo junto ao teto (Buriol et al., 1993 e Furlan 2001).
O menor volume de ar no interior do ambiente protegido, associado a redução da influência dos ventos, fazem com que durante o dia a radiação solar incidente compense as perdas de calor que ocorrem durante a noite através da cobertura, ocorrendo temperaturas mais elevadas do que na condição de campo (Martinez Garcia, 1986 e Furlan, 2001).
De acordo com Tapia (1981) e Robledo de Pedro (1987), o polietileno de baixa densidade (PEBD), possui alta transparência à radiação de onda longa, não impedindo a perda noturna de energia. Sendo que o ambiente protegido proporciona um acréscimo na temperatura máxima do ar, e a temperatura mínima é praticamente igual nos dois ambientes. Com relação à amplitude térmica diária, observa-se uma maior variação no interior do ambiente protegido quando comparado com o externo (Seeman, 1979; Montero et al., 1985; Farias et al., 1993a).
Farias Jr. (1997) trabalhando durante o período de verão em Ilha Solteira, SP, verificou que os valores de temperatura máxima foram mais elevados nos ambientes protegidos que em condição de campo (entre 3 e 5°C). Com relação às temperaturas mínimas, as diferenças foram muito pequenas (0,3°C) entre os dois ambientes. Cunha (2001)
em Botucatu encontrou em ambiente protegido, valores médios de temperatura do ar superiores em 2,84°C aos observados a campo.
Tanaka & Genta (1982) e Tivelli (1998), observaram que o efeito da cobertura plástica é maior sobre as temperaturas máximas e atribuem este fato a íntima relação da temperatura com a radiação solar, ao menor volume de ar a ser aquecido e ao impedimento do resfriamento do ambiente causado pela ação dos ventos.
Ainda é conflitante o efeito da cobertura plástica sobre a temperatura mínima. Os valores médios de temperatura mínima do ar, encontrados em ambiente protegido coberto com filmes de polietileno de baixa densidade, tendem a ser iguais ou ligeiramente superiores àqueles encontrados externamente (Mougon et al., 1989; Mills et al., 1990; Buriol et al., 1993a; Farias et al., 1993a; Cunha 2001; Galvani 2001).
2.4 Umidade relativa do ar e pressão de saturação de vapor
De acordo com Seemann (1979), Tanaka e Genta (1982) e Farias et al., (1993a), os valores da umidade relativa do ar são inversamente proporcionais à temperatura do ar e muito variáveis no interior do ambiente protegido. Assim, com o aumento da temperatura do ar no período diurno, a umidade relativa do ar diminui, sendo igual ou menor à observada externamente. Durante o período noturno a umidade relativa do ar aumenta consideravelmente, podendo, em alguns casos, atingir valores próximos a 100%, devido à queda nos valores de temperatura e à retenção de vapor d’água na cobertura plástica.
A umidade relativa do ar influencia a transpiração, o crescimento, a fecundação das flores e a ocorrência de doenças (Cermeño, 1994). Altos valores reduzem a taxa de evapotranspiração da cultura e quando associados a altas temperaturas do ar geram também condições muito favoráveis à ocorrência de doenças.
Farias et al., (1993a) observaram valores de umidade relativa máxima mais elevados no interior do ambiente protegido, durante o período noturno, quando comparados com o campo. Estes mesmos autores em 1993 verificaram médias de umidade relativa mínima menores no interior do ambiente protegido, sendo justificado pelas maiores
7
temperaturas do ar diurnas encontradas neste ambiente, o que permite maior valor de pressão de saturação de vapor de água.
Galvani (2001) trabalhando com a produção de pepino em ambiente protegido em Botucatu, SP, observou valores de umidade relativa do ar, superiores aos encontrados a campo. Já Aguiar e Silva (2001), Cunha (2001) e Klosowski (2001) encontraram valores médios de umidade relativa do ar na condição de ambiente protegido menores que os observados na condição de campo, no mesmo local.
2.5 Vento em ambiente protegido
Geralmente é verificada uma velocidade do vento dentro do ambiente protegido próxima a 5% do valor encontrado na condição de campo (Farias et al., 1994; Galvani, 2001; Cunha, 2001). Isto pode constituir-se em uma vantagem, já que essa baixa velocidade melhora a eficiência na aplicação de defensivos agrícolas, pois diminui as perdas e diminui o risco de danos mecânicos às plantas. Embora existam estas vantagens, a baixa velocidade do vento dentro dos ambientes protegidos, constitui um problema importante, já que é dificultada a renovação do ar, necessária para a diminuição da temperatura e do excesso de umidade relativa do ar.
No interior do ambiente protegido, a ventilação pode ocorrer pelo aquecimento diferencial do ar, sendo o ar um fluído cujas características resultam em expansão volumétrica à medida que a temperatura aumenta, o ar mais quente é menos denso tende a subir e o ar mais denso e frio tende a descer. O ar mais próximo do solo se aquece mais rapidamente, gerando um fluxo ascendente do ar mais aquecido, podendo ser eliminado por aberturas na cobertura do ambiente e, permitindo a entrada de ar mais frio pelas laterais. Esse fluxo ascendente, resultante do aquecimento diferencial do ar, é o que ocasiona a ventilação conhecida como efeito “termo-sifão” (Guiselini, 2002).
2.6 Radiação solar
A radiação solar é o principal elemento meteorológico, pois fornece a energia necessária para os outros fenômenos meteorológicos. A quantidade de radiação solar
global incidente em uma superfície horizontal é a soma da radiação recebida diretamente (radiação solar direta) e a que foi espalhada ou refletida difusamente ao atravessar a atmosfera (radiação solar difusa).
A utilização de ambiente protegido com cobertura plástica de polietileno de baixa densidade (PEBD) implica diversas modificações micrometeorológicas, pois o plástico absorve e reflete parte da radiação incidente, sendo o restante transmitido para dentro do ambiente. Dentro do ambiente, há novamente absorção e reflexão pela superfície protegida, e assim sucessivamente até que os processos de reflexão e absorção pela cobertura plástica e pela superfície do terreno tornem-se desprezíveis.
A incidência de radiação solar no interior do ambiente protegido é diminuída pela reflexão e absorção promovidas pela cobertura plástica (Sentelhas et al., 1997; Cunha, 2001; Galvani, 2001; Aguiar e Silva, 2001). Sendo essa redução variável em função do ângulo de incidência dos raios solares (Baytorun et al., 1994) e da transparência do filme plástico, ou seja, do tipo (Al-Riah et al., 1989; Sentelhas et al., 1997; Critten & Bailey, 2002), idade (Reis & Carrijo, 1999) e cor do filme (Sentelhas et al., 1999).
A fração da radiação solar difusa no interior de um ambiente protegido é aumentada devido às suas características ópticas, a cobertura atua como dispersante da radiação solar, diminuindo assim a fração direta da radiação solar (Prados, 1986; Farias et al. 1993b). Esse efeito é favorável às culturas, pois a radiação solar difusa tem maior atuação nos processos de fotossíntese, sendo multidirecional e penetrando melhor o dossel da cultura, podendo compensar em parte a opacidade do filme plástico à radiação solar (Martinez Garcia, 1978; Prados, 1986).
A transmissividade da cobertura dos ambientes protegidos varia em função do material, do período de utilização e da deposição de poeira, entre outros. No município de Botucatu, utilizando polietileno como cobertura, têm sido obtidos valores entre 60 a 75% de transmissividade media (Escobedo et al., 1994; Aguiar e Silva, 2001; Cunha, 2001; Galvani, 2001).
9
2.7 Saldo de radiação
Também denominada de radiação líquida (Rn) ou balanço de radiação, o saldo de radiação (SR) é o resultado do balanço global de radiação que envolve os balanços de ondas curtas e longas. Durante o período noturno, este assume, valores negativos, pois o fluxo incidente passa a ser somente atmosférico e, a energia emitida pela superfície tende a ser superior a este, resultando em um saldo de radiação negativo. No período diurno assume valores positivos, pois os fluxos incidentes (global e atmosférico) são superiores as frações refletidas e emitidas (Geiger, 1961; Monteith, 1973; Pezzopane et al., 1995 e Galvani, 2001).
O saldo de radiação é a principal fonte de energia para diversos processos naturais, entre os quais o aquecimento do ar (fluxo de calor sensível) e do solo (fluxo de calor no solo), a evaporação e a transpiração (fluxo de calor latente) e também a fotossíntese, além de participar indiretamente de outros processos (Sentelhas et al. 2001).
O saldo de radiação sofre interferência dos seguintes fatores: latitude, altitude, época do ano, cobertura de nuvens, composição espectral da radiação incidente, composição da cobertura do ambiente protegido, disponibilidade hídrica do solo e temperatura da superfície e da atmosfera (Blad & Baker, 1972; Pablos & Iraundegui, 1975; Viswanadhan, 1981).
Em condições de ambiente protegido os valores de saldo de radiação de ondas curtas tendem a ser menores que a campo, em função da absorção e reflexão de uma fração da radiação direta pelo polietileno. No entanto, os valores de saldo de radiação de ondas longas a campo, tendem a ser mais negativos, ou seja, ocorre maior perda de energia para a atmosfera que no ambiente protegido, devido à presença do polietileno que impede a passagem da componente da radiação de onda longa.
O crescimento e a produtividade das plantas estão diretamente relacionados a disponibilidade de água, no entanto a maior parte da água utilizada pelas plantas é vaporizada para a atmosfera pela transpiração. Essa energia, consumida no processo de evapotranspiração, tem origem na energia radiante e térmica oriundas da radiação solar (Cunha, 2002).
2.8 Coeficiente de reflexão de culturas
Uma parte da radiação solar direta incidente sobre um meio, é refletida na forma de ondas curtas, sendo representada no balanço de radiação pelo coeficiente de reflexão (∝), também chamado de refletância (Azevedo et al., 1997). Nas superfícies cultivadas, o coeficiente de reflexão, é representado pelo percentual da radiação solar incidente que é refletida pelo solo e pela vegetação. A variação desse parâmetro depende da espécie cultivada, das condições de umidade da cultura, do ar e do solo, da porcentagem de cobertura do solo pela cultura, da coloração e do arranjo foliar (espécie cultivada), do ângulo de incidência dos raios solares (época do ano e hora do dia), da quantidade e do tipo de nuvens e da irradiância (Stanhill et al., 1968; Willis, 1971; Blad & Baker, 1972; Azevedo et al., 1990; Leitão et al., 1990).
O coeficiente de reflexão caracteriza as condições de reflexão, e pode variar de zero, para uma superfície completamente negra, até um, para uma superfície completamente branca (Budiko, 1974). Ainda, este mesmo autor, afirma que em superfícies naturais com densa cobertura de vegetação, o coeficiente de reflexão varia entre 0,10 e 0,25.
Para Monteith (1973), uma planta apresenta muitas variações de arquitetura, e o coeficiente de reflexão é dependente da geometria do dossel, do ângulo de elevação solar e das propriedades radiativas dos componentes da vegetação. Para culturas em crescimento, com altura variando entre 50 e 100cm, o coeficiente de reflexão está entre 18 e 25%, porém, quando a cobertura do solo não for completa (havendo espaços entre as plantas), esse valor pode chegar a 10% (Monteith & Szeicz, 1961), em função da presença de muitas variações na arquitetura da planta, sendo que uma parte significativa da radiação solar refletida é bloqueada entre os espaços das folhas.
Para a região de Botucatu, SP, Galvani (2001), trabalhando com cultura de pepino concluiu que, o coeficiente de reflexão variou com a elevação solar, sendo maior após o amanhecer e próximo ao pôr do sol, variando em média de 0,10 a 0,16 para cultivo em campo, e 0,20 a 0,25 para ambiente protegido, pelo fato dos raios solares nestes horários incidirem na superfície do solo com ângulo próximo a 90° com a normal do local, ou
11
seja, tangente a superfície do solo, aumentando, portanto a fração de energia refletida pela cobertura do solo.
Ainda para esta mesma região, Cunha (2001) e Aguiar e Silva (2001), trabalhando com cultura de pimentão encontraram valores de coeficiente de reflexão de 13,57% e 11,32% para ambiente protegido e 13,73% e 16,14% para condições de campo, respectivamente.
2.9 Evapotranspiração
O processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera por evaporação da água do solo e por transpiração das plantas vem a ser o fenômeno da evapotranspiração. O conhecimento deste processo nas culturas durante seu ciclo, assim como nos diferentes períodos de seu desenvolvimento, é fundamental para o planejamento e manejo da água na agricultura irrigada (De Juan, 1993).
Um dos principais fatores na determinação da quantidade de água evapotranspirada pelas culturas é a condição meteorológica, além disso, a evapotranspiração também é influenciada pela própria cultura (área foliar) e pela disponibilidade de água no solo (Pereira et al., 2002). Alterações no ambiente e no sistema de cultivo adotado, também podem influenciar a taxa de crescimento e a evapotranspiração (Doorenbos & Pruitt, 1997).
A cobertura plástica utilizada em ambiente protegido é responsável por alterações significativas no balanço de radiação que ocorre no seu interior, isto acontece, em função da atenuação causada pela cobertura na incidência da radiação solar, resultando na redução do saldo de radiação interno e, conseqüentemente, na evapotranspiração (Furlan, 2001). Desta forma no interior do ambiente protegido a evapotranspiração é, geralmente, menor do que a encontrada na condição de campo, devido não somente à redução no saldo de radiação, mas também à menor ventilação, ao aumento da temperatura do ar e conseqüentemente a diminuição da umidade relativa do ar e ao déficit de saturação do ar (Pereira et al., 2002, Dalsasso et al., 1997).
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1. Localização da área experimental
O experimento foi conduzido na área experimental do Departamento de Recursos Naturais – Setor de Ciências Ambientais da Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista, Campus de Botucatu, localizada no município de Botucatu, Estado de São Paulo, apresentando as seguintes coordenadas geográficas: latitude de 22°51’S; longitude de 48°26’W e altitude 786m.
3.2 Caracterização do clima
Segundo Köeppen, o clima para o município de Botucatu é do tipo Cwa, caracterizado como clima temperado quente (mesotérmico) com chuvas no verão e seca no inverno com temperatura média do mês mais quente superior a 22°C e temperatura média anual próxima de 20,5°C. A precipitação pluviométrica máxima no verão é de 309,6mm e a máxima no inverno é de 108,6mm, com média anual de 1533,2mm, sendo estes valores encontrados para o período de 1971 a 1998 (Cunha et al., 1999).
13
3.3 Características físicas e químicas do solo
Segundo Embrapa (1999) o solo da área experimental foi classificado como Latossolo Vermelho Eutrófico, A moderado, textura média. Foram coletadas amostras compostas e aleatórias de solo da área experimental, para análise química e física na profundidade de 0 a 20cm, segundo EMBRAPA (1997), sendo feitas amostragens para as condições de ambiente protegido e a campo.
A partir da análise química e física do solo, o Departamento de Recursos Naturais – Setor de Ciência do Solo da Faculdade de Ciências Agronômicas, Campus de Botucatu-SP, não recomendou adubação complementar.
3.4 Área Experimental
O experimento foi conduzido, no período de 21 de maio a 9 de agosto de 2002, em duas áreas idênticas, de 280m2 cada, orientadas no sentido NNW-SSE, sendo a primeira em um ambiente protegido e a segunda a campo. O ambiente protegido era do tipo arco com 7,0m de largura; 40,0m de comprimento; 4,0m de altura máxima e 2,2m de pé direito. Utilizou-se cobertura de polietileno transparente difusor de luz de baixa densidade, com 150µm de espessura, laterais de malha preta de polietileno (sombrite) com redução de 50% da radiação solar.
Dentro da área tinham-se dois canteiros laterais com 36m de comprimento e 1m de largura e um canteiro central onde se encontravam instalados os 3 lisímetros. O plantio também foi feito nas entre linhas para evitar interferência do solo na medida das irradiações, principalmente da radiação solar refletida. Cada canteiro possuía 3 linhas de cultura, espaçadas de 0,30m entre fileiras e 0,20m entre plantas, totalizando 1764 plantas em cada condição.
3.5 A cultura de cravo-de-defunto
A cultura utilizada foi o cravo-de-defunto (Tagetes patula L.), sendo uma planta herbácea anual de caule pequeno, de 20-30cm de altura, compacta, de folhagem com cheiro característico. Possuem flores em capítulos pequenos, simples ou dobrados, solitários, em tonalidades variáveis de amarelo, alaranjado e marrom-avermelhado.
3.6 Manejo da irrigação
O sistema de irrigação utilizado foi de fitas gotejadoras, trabalhando com 5,0m.c.a (metros de coluna d’água) e vazão de 1,0L h-1. A fita foi distribuída ao longo das linhas de plantio, ou seja, junto ao pé da cultura, totalizando 3 fitas gotejadoras por canteiro. Um filtro de disco foi utilizado para evitar o entupimento das fitas gotejadoras e conseqüentemente a variação na lâmina de água que deveria ser aplicada.
Para o controle da irrigação desenvolveu-se um modelo de regressão linear entre a vazão e o tempo de cada gotejador. O tempo em minutos, necessários de funcionamento das fitas gotejadoras para que a lâmina d’água fosse reposta, está descrita nas Figuras 1(a) e 1(b) e pelas equações 1 e 2, sendo a lâmina d’água dada pela média das leituras dos lisímetros em mm.
Tempo (pt) = 16,878* Lâmina d’água (R2= 0,99) (1) Tempo(ca) = 16,793* Lâmina d’água (R2= 0,99) (2)
Portanto, para que fosse aplicada uma lâmina de 2mm ou 2L m-2, por exemplo, o sistema deveria permanecer ligado por aproximadamente 34 e 33 minutos para o ambiente protegido (pt) e a campo(ca), respectivamente.
15 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0 5 10 15 20 25 30 35 (a) T e m po ( m in ut os) Lâmina de água (mm) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0 5 10 15 20 25 30 35 (b) T e mpo (mi n ) Lâmina de água (mm)
Figura 1. Lâmina de água aplicada em função do tempo, nas condições de ambiente protegido (a) e a campo (b).
3.7 Característica de crescimento da cultura do cravo-de-defunto
Efetuou-se a avaliação da área foliar (AF), utilizando-se um medidor de superfície laminar, modelo MSL – 80, pertencente ao Departamento de Engenharia Rural da FCA/UNESP, Campus Botucatu), da altura das plantas, da massa fresca e seca, do número de folhas e do número de botões florais. Para isto eram retiradas aleatoriamente oito plantas de cada ambiente, por semana.
Para determinar o índice de área foliar (IAF) foi utilizada a seguinte equação:
AT NP AF
IAF = * (3)
em que: AF é a área foliar média de oito plantas; NP é o número de plantas na área considerada (18 plantas m-2), AT é a área total considerada (1m2). Assim, o Índice de Área Foliar será expresso em m2 m-2, ou seja, m2 de folhas por m2 de terreno.
Antes da retirada das plantas, era realizada a medição da altura das mesmas, desde a superfície do solo até a folha mais alta. Em seguida as amostras eram lavadas e pesadas em uma balança de precisão para a obtenção da massa fresca (raiz, caule, folha e botões florais). O número de folhas e botões florais foi obtido pela contagem individual em cada planta, para depois serem secos em estufa por 48 horas com temperatura de 65oC para obtenção da massa seca.
3.8 Saldo de radiação medido (SRm)
O saldo de radiação medido (SRm) representa a quantidade de energia disponível na superfície do sistema, a cultura de cravo-de-defunto, e que foi usada nos processos de fotossíntese, evapotranspiração e aquecimento do ar, do solo e da própria cultura. É dado pela somatória do saldo de radiação de ondas curtas medido (SRoc-m) e de ondas longas medido em W m-2 (SRol-m), ou seja:
m ol m oc m SR SR SR = − + − (4)
Por convenção os fluxos que chegam ao sistema (cultura) são considerados positivos, e os que saem negativos, sendo assim, o topo da cultura e a superfície do solo foram tomados como os limites superior e inferior do sistema. Portanto, acima da cultura, os fluxos ascendentes eram negativos e vice-versa e, no interior do solo, os fluxos ascendentes eram positivos e vice-versa. Durante o dia o SRoc é maior que o SRol, sendo SR
positivo. Durante a noite o termo SRoc é inexistente, sendo o saldo de radiação (SR) igual ao
termo SRol, tornando-o, dessa forma, negativo.
Para a obtenção do saldo de radiação (SRm) utilizou-se um saldo radiômetro da Kipp-Zonen, modelo CNR1, montado a 1m de altura, com constante de calibração de 10,06µVm2
W-1para a condição de ambiente protegido, e 11,49µVm2W-1 para a condição de campo, do qual se obteve a radiação solar global, refletida, emissividade atmosférica e emissividade da superfície, instalados a 1 metro de altura da superfície.
Sendo o saldo de radiação de ondas curtas medido (SRoc-m)dado pela
diferença entre irradiância global (Igh) e a irradiância refletida (IRH), ambas em W m -2 , ou seja: RH GH m oc I I SR − = − (5)
E o saldo de radiação medido de ondas longas SRol-m dado pela
17
Es Ea
SRol−m = − (6)
3.9 Saldo de radiação estimado(SRe)
Para a estimativa do saldo total de radiação(SRe), o saldo de ondas curtas foi medido e o de ondas longas obtido através dos seguintes modelos:
Modelo de Brunt (1932): ))) / 9 , 0 ( 1 , 0 ( * )) 14 , 0 ( 34 , 0 (( * SReol 4 N n e TAR a B=σ − + (7)
onde, SReolB é o saldo de radiação estimado de onda longa pelo modelo de Brunt em MJ m-2,
σ é a constante de Stefan-Boltzman igual a 4,903 10-9
MJ m-2 K4 d-1, TAR4 é a temperatura absoluta do corpo emissor a quarta potência em °K, ea é a pressão parcial de vapor em KPa, n
é o número de horas de brilho solar possível em um dia em h e N é o fotoperíodo em h, encontrado por meio da equação:
15 2h
N= (8)
onde, h ângulo horário em graus, obtido pela equação:
) cos( tgφtgδ ar
h= − (9)
onde, φ é a latitude local em graus e δ é a declinação solar em graus, obtido pela equação:
)) 80 ( 365 360 sen( 45 , 23 − = DJ δ (10)
Modelos de Lunardi (2003): ))) N / n 68 , 0 ( 33 , 0 ( * )) e 09 , 0 ( 13 , 0 (( * TAR SReol a 4 Lca=σ − − + (11) ))) N / n 59 , 0 ( 41 , 0 ( * )) e 03 , 0 ( 20 , 0 (( * TAR SReol a 4 Lpt=σ − − + (12)
sendo, SReolLca o saldo de radiação estimado de ondas longas para condição de campo em MJ
m-2; SReolLpt o saldo de radiação de ondas longas para condição de ambiente protegido em MJ
m-2; σ a constante de Stefan-Boltzman igual a 4,903 10-9 MJ m-2 K4 d-1; TAR4 a temperatura absoluta do corpo emissor a quarta potência em °K; ea a pressão parcial de vapor em Kpa; n o
número de horas de brilho solar e N o fotoperíodo.
A precisão dos modelos foi avaliada através do coeficiente de correlação linear (r2), e a diferença mediante o teste Tukey.
3.10 Coeficiente de reflexão (CR)
O coeficiente de reflexão é a fração da radiação solar incidente refletida pela superfície em estudo. O coeficiente é dependente do ângulo de incidência da radiação solar (ângulo zenital) e do poder refletor da superfície, dado pela expressão:
100 * ) ( RG Rr CR= (13)
em que: CR é o coeficiente de reflexão da superfície em %; Rr a radiação solar refletida pela superfície em MJ m-2 e RG a radiação solar global em MJ m-2.
3.11 Temperatura, umidade relativa do ar e pressão de saturação de vapor
Foi instalado um sensor eletrônico marca Vaisala, modelo HMP45C, em cada condição, a 2m da superfície do solo, que forneciam medidas de temperatura do ar em
o
19
Sendo a pressão parcial de vapor dada pela equação abaixo:
100 e . UR
ea = s (14)
onde: ea é a pressão parcial de vapor em KPa; UR é a umidade relativa em % e es é a pressão
de saturação de vapor em KPa, encontrada utilizando-se a equação de Tetens (1930):
TAR TAR s e = 237,5+ 5 , 7 10 . 6108 , 0 (15)
onde: TAR é a temperatura do ar °C.
3.12 Velocidade do vento
A velocidade do vento foi monitorada nas duas condições pelo sensor modelo 03001-U, tipo “Wind Monitor” da Campbell Scientific, instalado a 2m de altura.
3.13 Aquisição de dados agrometeorológicos
Os sinais gerados pelos equipamentos eram enviados ao Micrologger 21X (Campbell Scientific, Inc., 1984-96), em intervalo de 5 segundos com média registrada a cada 5 minutos e armazenados em módulo de memória externo, modelo SM192. A cada 7 dias, esses valores eram transferidos para um microcomputador, gerando-se as curvas diárias dos elementos monitorados.
3.14 Evapotranspiração da cultura
Determinou-se a evapotranspiração da cultura por meio de seis lisímetros de lençol freático constante, sendo três na condição de campo e três em ambiente protegido. Conforme a água do solo nos reservatórios evapotranspirométricos era retirada pelas plantas e por evaporação do solo, ocorria uma compensação simultânea do nível freático nos tanques intermediário e medidor. Todos os dias era realizada a leitura do consumo de água na bureta do tanque medidor. Este valor era subtraído da leitura do dia anterior e convertido
em milímetros de evapotranspiração através de um fator de calibração (Fcal), obtido da relação
entre a área do tanque medidor e da superfície evapotranspirante.
3.15 Condução do experimento
O preparo do solo foi realizado com enxada rotativa e enxadão, 7 dias antes do transplante das mudas. De acordo com os resultados da análise química do solo realizado no Departamento de Recursos Naturais – Setor de Ciência do Solo da Faculdade de Ciências Agronômicas, nenhuma prática de adubação inicial foi recomendada.
A semeadura foi efetuada no viveiro de mudas florestais no Departamento de Recursos Naturais – Setor de Ciência Florestais da Faculdade de Ciências Agronômicas, no dia 16/04/02, utilizando-se bandejas de polietileno expandido (isopor) de 128 células, semeando uma semente por célula com substrato comercial. As bandejas permaneceram dentro de ambiente protegido recebendo irrigação e a aplicação de nitrato de cálcio e cal de pintura, como fertirrigação, 2 vezes ao dia até a data do transplante, recomendação esta feita por um produtor.
Foi transplantada uma muda por cova, no dia 20/05/02, selecionando-se as mais vigorosas. Quinze dias após o transplante das mudas, foi detectada a preselecionando-sença do mosquito Tripes (Trips tabaci) nas plantas, sendo aplicado inseticida imidacloprid, 30 gramas para cada 100 litros de água. Também foram observadas manchas brancas nas plantas, sendo aplicado 10 gramas por metro linear de nitrato de cálcio.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Temperatura do ar (TAR)
Durante todo o experimento os valores de temperatura do ar foram, em média, maiores nas condições de ambiente protegido conforme (Figura 2 e Quadro 1), em função do menor volume de ar a ser aquecido durante o dia, da redução da influência dos ventos e do gradiente de temperatura do ar que ocorre nesta condição, variando de um mínimo próximo ao solo até um máximo contíguo ao teto. O mesmo foi observado por Alpi e Tognoni (1991) e Furlan (2001).
Embora durante a noite, parte da energia acumulada seja perdida devido à alta transmissividade de energia pelo polietileno e principalmente pelo sombrite lateral, na média, os valores encontrados na condição de ambiente protegido foram maiores devido à contra-irradiação que ocorre neste ambiente, e as maiores perdas de energia na condição de campo.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 T e mpe rat ur a do a r ( 0 C )
Dias após o transplantio TARpt
TARca
Figura 2: Temperatura média do ar nas condições de ambiente protegido (TARpt) e a campo (TARca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto.
Observa-se que houve diferença significativa entre os valores máximos, médios e mínimos de temperatura do ar para as condições de ambiente protegido e a campo (Quadro 1); concordando com Klosowski (2001), Farias Jr (1997), Buriol et al. (1993a), Martins et al. (1992) e Cunha (2001).
Quadro 1. Valores mínimos, médios e máximos de temperatura do ar nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ao longo do período da cultura.
Temperatura do ar (°C)
Valores Mínimos Valores Médios Valores Máximos
pt ca pt ca pt ca 15,99a 12,11b 22,14a 18,87b 28,30a 24,74b Valores seguidos de mesma letra na linha não diferem significativamente entre si, no nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
Em nenhum momento durante o ciclo da cultura a variação da temperatura observada em condição de ambiente protegido e a campo tornou-se prejudicial à mesma, todavia os maiores valores no ambiente protegido favoreceram o desenvolvimento da cultura que tem como faixa ideal 10 a 35°C (Kämpf, 2000).
23
4.2 Umidade relativa do ar (UR) e pressão de saturação de vapor (es)
A Figura 3 apresenta os valores médios da umidade relativa do ar (3a) e pressão de saturação de vapor (3b), durante todo o experimento nas condições de ambiente protegido e a campo. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 (a) U m id a d e re la ti v a (% )
Dias após o transplantio URpt URca 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 (b) Pr essã o de sat u rç ão d e v apor (KP a )
Dias após o plantio espt
esca
Figura 3. Variação da umidade relativa do ar (UR-a) e pressão de saturação de vapor (es- b),
nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto.
Os valores médios de pressão de saturação de vapor em ambiente protegido foram superiores aos encontrados em condição de campo o que resulta em uma menor UR no ambiente protegido, em torno de 4,97% a menos que a observada na condição de campo (URpt: 68,93% e URca= 73,90%).
Os valores de umidade relativa do ar, tanto para a condição de ambiente protegido como a campo são muito variáveis e estão diretamente relacionados aos valores de temperatura do ar e pressão de saturação de vapor. À medida que a temperatura do ar e a pressão de saturação de vapor diminuem, há um aumento da umidade relativa do ar e da pressão parcial de vapor. Os valores de umidade relativa do ar estão de acordo com os encontrados por Aguiar e Silva (2001) e Cunha (2001).
No Quadro 2 observa-se que não houve diferença significativa entre os valores máximos, médios e mínimos de pressão de saturação de vapor e pressão parcial de vapor, não ocorrendo o mesmo com os valores de umidade relativa do ar para as condições de ambiente protegido e a campo, analisados por meio do teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Os valores da pressão de saturação de vapor mínimos e máximos foram superiores no interior do ambiente protegido com relação à condição de campo em 0,41Kpa e 0,73KPa, respectivamente. O mesmo ocorreu com valores de pressão parcial de vapor com valores mínimos e máximos superiores em 0,13KPa e 0,30KPa, respectivamente, na condição de ambiente protegido com relação à condição de campo.
Quadro 2. Análise estatística por meio do teste de Tukey dos valores mínimos, médios e máximos da pressão de saturação vapor (es) pressão parcial de vapor (ea) e umidade relativa do
ar (UR) nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ao longo do período da cultura.
Valores Mínimos Valores Médios Valores Máximos Variáveis
pt ca pt ca pt ca
UR (%) 47,57a 56,00b 68,93a 73,90b 98,03a 97b
es(KPa) 1,82a 1,41a 2,70a 2,20a 3,85a 3,12a
ea(KPa) 1,15a 1,02a 1,83a 1,62a 2,41a 2,11a
Valores seguidos de mesma letra na linha não diferem significativamente entre si, no nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey
4.3 Velocidade do vento (V)
A variação da velocidade média do vento nas condições de ambiente protegido e a campo está apresentada na Figura 4, observa-se que ocorreu maior variação na condição de campo, quando comparada com a condição de ambiente protegido, com diferença significativa entre os valores mínimos, médios e máximos encontrados dentro e fora do ambiente protegido (Quadro 3).
25 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 V e lo c idad e do v e nt o ( m s -1 )
Dias após o transplantio Vpt
Vca
Figura 4. Variação da velocidade média diária do vento nas condições de ambiente protegido (Vpt) e a campo (Vca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto.
A velocidade média do vento diária à 2m de altura, na condição de campo foi 1,67m s-1; e dentro do ambiente protegido de 0,41m s-1, estando de acordo com Sade (1994), que observou valores sempre menores que 1,0m s-1. Percentualmente, a velocidade média do vento na condição de ambiente protegido foi 24,7% da encontrada na condição de campo. Esta diferença pode ser devida ao maior desenvolvimento da cultura dificultando a remoção do ar úmido e a entrada de ar seco e quente vindo do campo e à presença das proteções laterais.
Quadro 3. Análise estatística por meio do teste de Tukey dos valores mínimos, médios e máximos da velocidade do vento nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca) ao longo do período da cultura.
Velocidade do Vento (m s-1)
Valores Mínimos Valores Médios Valores Máximos
pt ca pt ca pt ca 0,24a 0,83b 0,41a 1,66b 1,00a 3,60b Valores seguidos de mesma letra na linha não diferem significativamente entre si, em nível de 5% de
4.4 Variabilidade dos elementos energéticos
4.4.1 Radiação solar global (RG)
A Figura 5 mostra a variação da radiação solar global diária na superfície horizontal ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto. Observa-se que o ambiente protegido apresentou menores valores diários durante todo o experimento em função da reflexão e absorção do polietileno difusor de energia.
Os valores integrados da radiação solar global nas condições de campo e ambiente protegido totalizaram 1143,33MJ m-2 e 767,43MJ m-2, com média de 13,94MJ m-2 e 9,36MJ m-2, respectivamente. A transmissividade (tλ) do polietileno foi de 67,12%,
significando que 32,88% da radiação solar global diária que chegou no topo do ambiente protegido foi absorvida ou refletida pelo polietileno difusor de energia, não penetrando no ambiente. Este resultado está próximo aos obtido por: Alpi & Tignoni (1984); Gonzalez (1985); Robledo de Pedro & Vicente (1988); Farias et al. (1993b); Buriol et al. (1993b); Escobedo et al. (1994); Buriol et. al. (1995); Cunha (2001); Galvani (2001) e Aguiar e Silva (2001). A redução da radiação solar global diária em função da reflexão e da absorção do polietileno difusor de energia é variável com o ângulo de incidência dos raios solares conforme citado por Baytorun et al. (1994), a transparência do filme plástico (Al-Riah et al., 1989; Sentelhas et al., 1997; Critten Bailey, 2002), a idade (Reis & Carrijo, 1999) e a cor do filme (Sentelhas et al., 1999).
27 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 R a di aç ã o s o la r gl obal ( M J m -2 )
Dias após o transplantio RGca
RGpt
Figura 5. Variação da radiação solar global diária na superfície horizontal (RG) nas condições de ambiente protegido (pt) e campo (ca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto.
A máxima intensidade de energia ocorrida para dia de céu limpo foi de 531,61W m-2 e 753,70W m-2, para as condições de ambiente protegido e a campo, respectivamente. Já para dia de céu nublado a máxima intensidade foi de 449,78W m-2 e 301,49W m-2, para a condição de campo e ambiente protegido, respectivamente.
Observa-se ainda na Figura 5 que os dias em que houve queda acentuada nos valores da radiação solar global diária na superfície horizontal, os valores obtidos no ambiente protegido foram muito próximos aos observados na condição de campo, nestes dias de céu nublado, embora a radiação direta fosse pequena, o aumento da radiação solar difusa permitiu que não houvessem alterações significativas dos valores da radiação solar global no ambiente protegido. O mesmo foi observado por Aguiar e Silva (2001), Cunha (2001) e Galvani (2001). Para exemplificar, são mostrados dois dias característicos, um dia de céu nublado (Figura 6b), e outro dia de céu limpo (Figura 6a).
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 100 200 300 400 500 600 700 800 (a) Ir radi ânci a gl obal (W m -2) Hora do dia IGHca IGHpt 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 100 200 300 400 500 600 700 800 (b) Ir ra di ânc ia gl ob al ( W m -2 ) Hora do dia IGHca IGHpt
Figura 6. Curva da variação da irradiância global (IGH) para o dia 26/07/2002 (a- dia de céu
limpo) e para o dia 31/05/2002 (b- dia de céu nublado) para as condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca).
Fazendo-se a relação da intensidade máxima de irradiância solar global encontrada a campo com a encontrada em ambiente protegido obtém-se a transmissividade máxima para o dia de céu limpo e para dia de céu nublado, ou seja, 70,53% e 67,00%, respectivamente, estando estes valores de acordo com os encontrados por Escobedo et al. (1994), Souza (1996), Cunha (2001) e Galvani (2001).
Os picos de menor irradiância solar global observados na Figura 6a, na condição de ambiente protegido, são resultados do sombreamento dos sensores pelos arcos metálicos da estufa presentes nesta condição.
4.4.2 Radiação solar refletida (Rr)
A Figura 7 mostra a variação da radiação solar refletida diária na superfície horizontal ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto. Os valores médios integrados ao longo do experimento foram de 81,66 MJ m-2 e 147,68MJ m-2, para as condições de ambiente protegido e a campo, respectivamente.
29 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 Rrpt Rrca R adi aç ão s o la r r e fl et ida ( M J m -2 )
Dias após o transplantio
Figura 7. Variação da radiação solar refletida diária na superfície horizontal (Rr) nas condições de ambiente protegido (pt) e campo (ca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto.
De maneira geral, a radiação solar refletida apresentou menores valores para a condição de ambiente protegido em relação ao campo, com médias de 0,99MJ m-2 e 1,80MJ m-2, respectivamente. Os menores valores devem-se à menor quantidade de radiação solar direta incidente neste ambiente, reduzindo, dessa forma, a quantidade de energia passível de ser refletida dentro do ambiente protegido. A radiação solar refletida apresentou uma tendência de aumento durante todo o experimento, devido ao aumento do índice de área foliar (Figura 17).
A Figura 8 mostra a irradiância solar refletida para o dia 26/07/2002 (8a- dia de céu limpo) e para o dia 31/05/2002 (8b- dia de céu nublado) para as condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca). Para os dois dias a irradiância refletida na condição de ambiente protegido foi menor que a encontrada a campo, como já observado na Figura 7, com máximas de 103,65W m-2 e 64,31W m-2 para condição de céu limpo e 48,73W m-2 e 30,42W m-2 para a condição de céu nublado nas condições de campo e ambiente protegido, respectivamente.
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 (a) Irrad iânci a ref let ida ( W m -2 ) Hora do dia IRHca IRHpt 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 (b) Irradi ân ci a ref let id a ( W m 2) Hora do dia IRHca IRHpt
Figura 8. Curva da variação da irradiância refletida (IRH) para o dia 26/07/2002 (a- dia de céu limpo) e para o dia 31/05/2002 (b- dia de céu nublado) nas condições de ambiente protegido (pt) e a campo (ca).
4.4.3 Coeficiente de reflexão da cultura de cravo-de-defunto (CR)
Na Figura 9, observa-se que o coeficiente de reflexão apresentou menores valores no início do período analisado, quando as plantas eram pequenas e havia reflexão do solo. À medida que a cultura foi se desenvolvendo, houve um aumento do índice de área foliar (Figura 19) e conseqüentemente um aumento do coeficiente de reflexão. Vale lembrar que entre os canteiros também foi realizado o plantio de mudas para que o solo não tivesse influência na medida das irradiações, principalmente da irradiação solar refletida e conseqüentemente no coeficiente de reflexão.
31 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 C o ef ici e nt e de ref lex ão ( % )
Dias após o Transplante CRca
CRpt
Figura 9. Variação do coeficiente de reflexão nas condições de ambiente protegido (CRpt) e campo (CRca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto.
Durante todo o ciclo da cultura, os valores do coeficiente de reflexão foram menores no interior do ambiente protegido com médias de 10,51% e 12,82% para condição de campo, concordando com valores encontrados por Cunha (2001) e Aguiar e Silva (2001) trabalhando com a cultura de pimentão e Galvani (2001) trabalhando com a cultura de pepino.
Percentualmente, o coeficiente de reflexão na condição de ambiente protegido representou 81,98% do encontrado em condição de campo, Aguiar e Silva (2001) trabalhando com a cultura do pimentão encontrou um percentual de 73%.
4.4.4 Radiação solar difusa (Rd)
A Figura 10 mostra os valores integrados de radiação solar difusa ao longo do ciclo. Observa-se que no ambiente protegido, ela representou 55% da radiação global (417,61MJ m-2) e na condição de campo o valor caiu para 25% (277,89MJ m-2), devido ao efeito difusor da cobertura plástica.
Os maiores valores dentro do ambiente protegido são favoráveis ao desenvolvimento das culturas, devido a maior eficiência nos processos de fotossíntese, por serem multidirecionais e penetrarem melhor no dossel da cultura, compensando em parte a
opacidade do filme plástico à radiação solar (Martinez Garcia, 1978 e Prados, 1986), este efeito explicaria o melhor desenvolvimento da cultura no interior do ambiente protegido.
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D ia s a p ó s o tra n s p la n tio R d p t R d c a R a di aç ão sol a r di fu sa (M J m -2 di a -1)
Figura 10. Variação da radiação solar difusa diária (Rd) nas condições de ambiente protegido (pt) e campo (ca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto.
4.5 Saldo de radiação de ondas curtas (SROC)
O saldo de radiação de ondas curtas (SROC) também conhecido como
balanço de radiação de ondas curtas (BOC) é a diferença entre a irradiação solar global e a irradiação solar refletida por uma superfície.
A variação do saldo de radiação de ondas curtas para o período estudado está representada na Figura 11. Observa-se que durante todo o experimento o seu valor foi inferior na condição de ambiente protegido, devido a uma menor incidência de radiação solar global (Figura 5), causado pela absorção e reflexão do polietileno difusor de energia, e conseqüentemente uma diminuição na radiação solar refletida (Figura 7).
Seu valor médio foi de 12,14MJ m-2 e 8,36MJ m-2 nas condições de campo e ambiente protegido, respectivamente, ou seja, percentualmente seu valor representou 68,86% do observado na condição de campo.
33 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 SR occa SRocpt SRoc ( M J m -2 )
Dias após o transplantio
Figura 11. Variação do saldo de radiação de ondas curta (SROC) nas condições de ambiente
protegido (pT) e a campo (ca), ao longo do ciclo da cultura de cravo-de-defunto
Conforme Figura 12b nos dias com céu nublado os valores de saldo de radiação de ondas curtas na condição de ambiente protegido (4,2MJ m-2), aproximaram-se dos observados a campo (5,42MJ m-2), devido a um acentuado aumento da irradiância difusa. O mesmo foi observado por Aguiar e Silva (2001), Cunha (2001) e Galvani (2001).
Para um dia de céu aberto, na condição de ambiente protegido, o saldo de irradiação de ondas curtas foi 10,14MJ m-2 e para a condição de campo 14,99MJ m-2, conforme Figura 12a.
6 8 10 12 14 16 18 0 100 200 300 400 500 600 700 800 RGca Rca BO Cca RGpt Rpt BO Cpt ( a ) (W m -2) Hora do dia 6 8 10 12 14 16 18 0 100 200 300 400 500 600 700 800 RG ca Rca BO Cca RG pt Rpt BO Cpt ( b ) (W m -2) Hora do dia
Figura 12. Curva da variação da irradiância global (RG), refletida (RC) e o saldo de radiação de ondas curtas (BOC) para o dia 26/07/2002 (a- dia de céu limpo) e para o dia 31/05/2002 (b-
