Medições do saldo de radiação em copas de cafeeiros e limeiras ácidas por sistemas de integração espaço-temporal e estimativas por técnicas de modelagem

Abstract

A energia radiante absorvida pelas copas tem aplicação em estudos de fotossíntese e transpiração de plantas arbóreas. Sua determinação não é simples. Nas últimas duas décadas tem sido realizados trabalhos sobre interceptação de radiação por espécies arbóreas isoladas ou em renques, envolvendo tanto radiação de ondas curtas como de ondas longas (saldo de radiação, Rn). Uma técnica de medida de Rn utiliza radiômetros movendo-se em torno da copa de uma árvore (geometria esférica de medida) ou ao longo de copas de um renque (geometria cilíndrica). Uma alternativa é o uso de modelagem físico-matemática para estimativa de Rn, que também exige medidas para testar modelos. Considerando os poucos trabalhos nessa linha de pesquisa, o presente estudo objetivou: a) avaliar o desempenho de sistemas móveis de integração espaço- temporal de medidas de Rn em renque de um cafezal e de um pomar de limeira ácida localizados no Campus “Luiz de Queiroz”, USP, Piracicaba, SP; b) estabelecer relações do saldo de radiação das copas de cafeeiros (Rnc) e limeiras ácidas (Rnl) com o saldo de radiação de gramado (Rng) e irradiância solar global (Rg); c) avaliar o desempenho de três modelos físico- matemáticos de estimativa de Rn por comparação com as medidas realizadas com varredura da copa pelos saldo-radiômetros movimentando-se ao longo dos renques (geometria cilíndrica de medidas). Os estudos foram realizados nas quatro estações do ano e em três no pomar, iniciando- se respectivamente no outono e no verão de 2008. Os sistemas integradores forneceram valores diários de magnitude coerentes com os de calor latente de vaporização da copa determinados por medidas de transpiração de uma árvore. O desempenho do sistema de grande porte utilizado no pomar exige testes adicionais. O curso diário de Rn em cada posição dos radiômetros em torno da copa mostraram padrões diferenciados conforme orientação do renque e época do ano. No cafezal foram encontradas muito boas relações de Rnc com Rg e Rng nas escalas de 15min, horária e diurna, exceto no verão para 15min e horária e no inverno, na escala diurna, para Rng. Para o pomar, as relações de Rnl com Rg e Rng foram boas nas três escalas temporais, exceto no verão para 15min e horária e no outono na escala diurna. Para o cafezal o modelo de Beer apresentou altos índices de confiabilidade nas épocas do ano, nas escalas horária e diurna; e no pomar se mostrou confiável para inverno, mas não no verão na escala diurna e na escala horária apresentou menor confiabilidade. O modelo de Pilau apresentou boa confiabilidade para o cafezal no outono e menor confiabilidade nas demais estações, enquanto na escala horária verificou-se boa confiabilidade no outono e inverno; para o pomar, o desempenho foi satisfatório para inverno nas duas escalas temporais e insatisfatório para verão na escala diurna. Para o cafezal o modelo de Oyarzun mostrou-se confiável na escala diurna, e menos confiável na escala horária no verão; para o pomar, apresentou boa confiabilidade em ambas escalas temporais no inverno e baixa confiabilidade no verão.

The amount of radiant energy absorbed by the canopy of trees has great application in photosynthesis and transpiration research. Studies of radiation interception by the canopies of an isolated or a sequence of trees in hedgerows have been carried out by a technique which employs moving radiometers around an isolated tree (“spherical geometry of measurement”) or along a part of a hedgerow (“cylindrical geometry”). This technique allows spatiotemporal integration of the values. Crop Modeling is an alternative approach to estimate the radiation balance of canopies (Rn). The present study had the following objectives: a) to evaluate the performance of systems for spatiotemporal integration of Rn measurements in hedgerows of a coffee and an acid lime crops at the “Luiz de Queiroz” Campus of the University of São Paulo, in Piracicaba, SP, Brazil; b) to establish relations of the net radiation of the coffee (Rnc) and of acid lime plants (Rnl) canopies with grass net radiation (Rng) and incoming solar radiation (Rg); c) to evaluate the performance of three models of Radiation Balance (Rn), by comparing modem results with measurements by the moving radiometers along the planting row (“cylindrical geometry”). The coffee experiment was carried out all year long starting in the fall of 2008 while for the orchard only three seasons were tested starting in the summer 2008. Measurements of Rn by the moving systems were considered reliable, but it is recommended further testing of that of the orchard. The daily course of Rn for each measurement around the canopy showed different patterns for the two crops, in agreement with planting row orientation and season. Concerning to relations of Rnc with Rg and Rng integrated for 15min, hourly and diurnal periods, they were very good for the coffee crop in the three timescales, excepting for the 15min and hourly timescales in the summer and for the Rng for the diurnal period in the winter. For the orchard, the relations of Rnl with Rg and Rng were good, excepting for the summer in the 15min and hourly and in autumn for the diurnal timescales. The Beer ́s model showed good reliability for the coffee crop; while for the orchard it showed to be reliable in the winter, but not in the summer for the diurnal period; for the hourly periods it was less reliable. The Pilau ́s model showed good reliability for the coffee crop for both the diurnal and hourly periods during the fall, but less reliability in the other seasons; for the orchard, its performance was reliable for the winter in the two timescales and not reliable for the summer in the diurnal scale. The Oyarzun ́s model showed to be reliable in the diurnal timescale and less reliable in the hourly timescale for the summer; for the orchard, it showed good reliability for the winter and little reliability for the summer.