Thornthwaite and mather soil water balance model adapted for estimation of real evapotranspiration of the pasture

Autores

DOI:

https://doi.org/10.13083/reveng.v29i1.11703

Palavras-chave:

Agrometeorological Modeling, Bowen ratio, Water Consumption, Single Crop Coefficient

Resumo

Determining the real water requirement for pastures is essential for the rational use of irrigation. The aim of this work was to assess the crop coefficient and performance of the Thornthwaite and Mather soil water balance (ThM) adapted to estimate the daily actual evapotranspiration (ETa) of a pasture in relation to the Bowen ratio - energy balance method (BREB). The experiment was carried out from July 2018 to June 2019 in Cachoeiras de Macacu, Rio de Janeiro State (RJ) (22º 27’S; 42º 45’W and 30 m altitude). Micrometeorological and meteorological measurements were conducted in a micrometeorological tower installed in the pasture and also in an automatic weather station, located 1 km from the pasture area. The ThM model was evaluated using linear regression between ETa determinate from BREB and the estimates from ThM using its coefficient of determination (R²) and the modified Willmott agreement index (dm). The ThM model underestimated (between 11 and 16%) the ETa for all seasons, except for spring, which overestimated by 1%. The highest precision and accuracy of the estimates were observed in autumn (R² = 0.84 and dm = 0.68) and spring (R² = 0.83 and dm = 0.82). In summer (R² = 0.56 and dm = 0.73) and winter (R² = 0.43 and dm = 0.66), the lower performance was caused by the inability of the model to represent water extraction from the soil in dry periods.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Referências

AGUIAR, D. A.; MELLO, M. P.; NOGUEIRA, S. F.; GONÇALVES, F. G.; ADAMI, M.; RUDORFF, B. F. T. MODIS time series to detect anthropogenic interventions and degradation processes in tropical pasture. Remote Sensing, v. 9, n. 1, p. 1–20, 2017.

ALENCAR, L. P.; SEDIYAMA, G. C.; MANTOVANI, E. C. Estimativa da evapotranspiração de referência (ETo padrão FAO), para Minas Gerais, na ausência de alguns dados climáticos. Engenharia Agrícola, v. 35, n. 1, p. 39–50, 2015.

ALVARES, C. A.; STAPE, J. L.; SENTELHAS, P. C.; DE MORAES GONÇALVES, J. L.; SPAROVEK, G. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, [s. l.], v. 22, n. 6, p. 711–728, 2013.

ANTONIEL, L. S.; PRADO, G.; TINOS, A. C.; BELTRAME, G. A.; ALMEIDA, J. V. C. De; CUCO, G. P. Pasture production under different irrigation depths. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, [s. l.], v. 20, n. 6, p. 539–544, 2016.

BARBOSA, B. D. S.; OLIVEIRA, F. G.; DE FIGUEIREDO, F. P. Determinação do coeficiente de cultivo (Kc) do capim tanzânia irrigado no norte de minas gerais. Irriga, v. 1, n. 2, p. 11–20, 2015.

BOSI, C.; SENTELHAS, P. C.; HUTH, N. I.; PEZZOPANE, J. R. M.; ANDREUCCI, M. P.; SANTOS, P. M. APSIM-Tropical Pasture: A model for simulating perennial tropical grass growth and its parameterisation for palisade grass (Brachiaria brizantha). Agricultural Systems, v. 184, n. March, p. 102917, 2020.

BOWEN, I. S. The ratio of heat losses by conduction and by evaporation form any water surface. Hydrology and Earth System Sciences, v. 27, n. 2, p. 779–787, 1926.

BUENO, J. I.; DO PRADO, G.; TINOS, A. C.; BRUSCAGIN, R. R.; VOLPATO, G. R. Produção sazonal de duas espécies forrageiras irrigadas. Irriga, v. 24, n. 2, p. 289–302, 2019.

CRUZ, G. H. T.; SANTOS, L. da C.; SILVA, S. M. da C.; REIS, E. F. Dos. Desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência para o município de Rio Verde-GO. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, v. 11, n. 6, p. 1854–1861, 2017.

FAO. The future of food and agriculture – Alternative pathways to 2050. Summary Ve ed. Rome.

FURTADO, T. F. Comparação de modelos para estimativa do conteúdo de água no solo em cultivo de milho do município de Arapiraca, AL. 2017. 64f. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro, 2017.

GOMES, C. de A.; LIMA, J. R. de S.; ANTONINO, A. C. D.; SOARES, W. de A.; SOUZA, E. S. De; RIBEIRO, A. A.; ALVES, E. M.; MACHADO, C. B.; FIRMINO, F. H. T. Medição e simulação dos fluxos de energia e evapotranspiração em solo cultivado com brachiaria decumbens na microrregião de Garanhuns-PE. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 06, p. 365–376, 2015. a.

GOMES, E. P.; RICKLI, M. E.; CECATO, U.; VIEIRA, C. V; SAPIA, J. G.; SANCHES, A. C. Produtividade de capim tifton 85 sob irrigação e doses de nitrogênio. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, p. 317–323, 2015. b.

GRAHAM, S. L.; KOCHENDORFER, J.; MCMILLAN, A. M. S.; DUNCAN, M. J.; SRINIVASAN, M. S.; HERTZOG, G. Effects of agricultural management on measurements, prediction, and partitioning of evapotranspiration in irrigated grasslands. Agricultural Water Management, v. 177, p. 340–347, 2016.

LYRA, G. B.; LYRA, G. B.; SOUZA, J. L. De; SANTOS, M. A. Balanço Seqüencial de Água no Solo para o Manejo da Irrigação de Baixa Freqüência e Alta Intensidade na Cana-de-Açúcar. STAB v. 28, n. May 2014, p. 22–25, 2010.

LYRA, G. B.; PEREIRA, A. R. Dificuldades de estimativa dos parâmetros de rugosidade aerodinâmica pelo perfil logarítmico do vento sobre vegetação esparsa em região semi-árida. Revista Brasileira de Geofísica, v. 25, n. 2, p. 187–197, 2007.

MONTEITH, J. L.; UNSWORTH, M. H. Principles of environmental physics, 2nd Edition. Edward Arnold, London, 1990.

O’REILLY, A. M.; HOLT, R. M.; DAVIDSON, G. R.; PATTON, A. C.; RIGBY, J. R. A Dynamic Water Balance/Nonlinear Reservoir Model of a Perched Phreatic Aquifer–River System With Hydrogeologic Threshold Effects. Water Resources Research, v. 56, n. 6, p. 0–3, 2020.

PEREIRA, A. R.; SEDIYAMA, G. C.; NOVA, N. A. V. Evapotranspiração. 1 ed. Campinas, SP, Fundag, 2013.

PEREZ, P. J. et al. Assessment of reliability of Bowen ratio method for partitioning fluxes. Agricultural and Forest Meteorology, v. 97, n. 3, p. 141-150, 1999.

RETORE, M.; JUNIOR, F. M. de V.; BRITEZ, G. D. V.; ROSSATTI, J. A.; RICHETTI, A. Do pasto ao prato: a alimentação do cordeiro influencia na qualidade da carne? Embrapa, n. 1679–472, p. 1–7, 2019. 1679–472.

SANCHES, A. C.; PANTOJO DE SOUZA, D.; LAMEDE DE FERREIRA JESUS, F.; CAMPOS MENDONÇA, F.; GUERTAS MAFFEI, R. Consumo de água de forrageiras tropicais no período de formação de pastagem. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, v. 11, n. 2, p. 1291–1301, 2017. a.

SANCHES, A. C.; SOUZA, D. P.; JESUS, F. L. F.; MENDONÇA, F. C.; GOMES, E. P. Water consumption estimate for mombaça and cynodon spp. grasses in exclusive cropping and overseeded with winter forage. January, 2017. b.

SANTANA, M. J. De; WACHSMUTH, R.; SGOBI, M. A.; ALMEIDA, F. da S. Evapotranspiração e coeficiente de cultura do tifton-85 em Uberaba, MG. Global Science and Technology, v. 9, n. 1984–3801, p. 39–50, 2016.

SANTOS, C. S. Dos; MONTENEGRO, A. A. d. A.; DOS SANTOS, M. A. L.; PEDROSA, E. M. R. Evapotranspiration and crop coefficients of Moringa oleifera under semi-arid conditions in Pernambuco. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental, [s. l.], v. 21, n. 12, p. 840–845, 2017.

SILVA, L. D. B. Da; LYRA, G. B.; SILVA, J. B. G.; PINHO, C. F. De; NASCENTES, A. L.; ALMEIDA, G. V. De; FOLEGATTI, M. V. Desempenho do método do balanço de energia - razão de Bowen na estimativa da evapotranspiração de referência. Irriga, v. 21, n. 3, p. 516, 2018.

WALLS, S.; BINNS, A. D.; LEVISON, J.; MACRITCHIE, S. Prediction of actual evapotranspiration by artificial neural network models using data from a Bowen ratio energy balance station. Neural Computing and Applications, v. 32, n. 17, p. 14001–14018, 2020.

WILLMOTT, C. J.; ROBESON, S. M.; MATSUURA, K. A refined index of model performance. International Journal of Climatology, v. 32, n. 13, p. 2088–2094, 2012.

ZHUANG, W.; SHI, H.; MA, X.; CLEVERLY, J.; BERINGER, J.; ZHANG, Y.; HE, J.; EAMUS, D.; YU, Q. Improving Estimation of Seasonal Evapotranspiration in Australian Tropical Savannas using a Flexible Drought Index. Agricultural and Forest Meteorology, v. 295, n. February, p. 108-203, 2020.

Downloads

Publicado

2021-08-06

Como Citar

Barros, F. da C., Martins, S. da C. F., Lyra, G. B. ., Silva, L. D. B. da ., Francisco, J. P., Abreu, M. C. de, & Lyra, G. B. (2021). Thornthwaite and mather soil water balance model adapted for estimation of real evapotranspiration of the pasture. Revista Engenharia Na Agricultura - REVENG, 29(Contínua), 146–156. https://doi.org/10.13083/reveng.v29i1.11703

Edição

Seção

Recursos Hídricos e Ambientais