Medições e modelagem da evapotranspiração em cana-de-açúcar no Noroeste Paulista - Bispo, Regiane De Carvalho [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
O cultivo da cana-de-açúcar apresenta-se como alternativa sustentável para a produção de energia, como etanol, elétrica e açúcar para consumo humano, sendo o Brasil o maior produtor mundial com o Estado de São Paulo respondendo por 53,6% da área plantada no país. Nesse cenário, o potencial genético máximo da cultura só será atingido com a adequada oferta de água durante todo o ciclo e a grande variabilidade das chuvas faz com que os investimentos em sistemas de irrigação se tornem indispensáveis, fato que vem acontecendo ao longo dos últimos anos. Para o manejo racional da água utilizando a irrigação é necessário o conhecimento de diversos fatores, como a necessidade hídrica da cultura e fatores climáticos, os quais interferem na evapotranspiração da planta e na sua demanda hídrica. Para a estimativa da evapotranspiração uma ferramenta útil é o emprego de técnicas de sensoriamento remoto que podem ser aplicadas a grandes áreas; no entanto, é importante para o manejo adequado da irrigação, estimar a evapotranspiração atual (ETa) diária com base nos diferentes tipos de cultura, cultivares e em escalas de campo. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi validar os algoritmos SAFER e SETMI a partir do sistema correlações turbulentas (Eddy Covariance) e estimar adequadamente a ETa e a relação ETa/ETo, bem como o balanço de energia e os seus componentes, no tempo e no espaço. A pesquisa iniciou-se com a análise dos componentes do balanço de energia mensurados pelos métodos das correlações turbulentas e a evapotranspiração, bem como a definição da relação ETa/ETo da cana-de-açúcar, nas condições climáticas da região Noroeste Paulista. Para tanto, densidades de fluxos de calor latente e sensível foram medidas ao longo do ciclo de dois ciclos de produção durante o período de junho de 2016 a junho de 2018. Os resultados obtidos demonstraram que o fechamento do balanço foi superior a 70% para os dois ciclos. A evapotranspiração média diária da cultura variou entre 0,2 a 6 mm dia-1, sendo o requerimento hídrico total de 877 mm para o quarto corte da cana e 943 mm para o quinto corte. Os valores do coeficiente de cultura da cana-de-açúcar para o quarto e quinto corte obtidos foram 0,34 e 0,59 na fase inicial, 0,72 e 0,80 na fase de máximo crescimento, respectivamente, sendo estes valores encontrados inferiores aos informados no Boletim 56 da FAO. Na sequência foi objetivou-se estimar a ETa em áreas de cana-de-açúcar irrigadas, usando uma abordagem de modelagem através do balanço hídrico do solo e balanço de energia. Imagens de infravermelho térmico e multiespectral de sensores de satélite acopladas a conjuntos de dados climáticos, de culturas e de solo foram usadas para estimar a ETa em campos de cana-de-açúcar. O modelo híbrido baseado em sensoriamento remoto chamado Spatial EvapoTranspiration Modeling Interface (SETMI) foi aplicado usando imagens de infravermelho térmico e multiespectral do Landsat. A correlação entre Kcb e o índice de vegetação ajustado ao solo (SAVI) foi obtida utilizando fluxos de calor latente medidos com um sistema de Eddy Covariance, considerando períodos sem irrigação e chuva durante a estação para evitar a introdução da evaporação do solo no valor de Kcb. O modelo forneceu estimativas de ETa da lavoura, resultados do balanço hídrico do solo e do balanço de energia. A ETa diária e acumulada, o estresse hídrico e as necessidades hídricas estimadas pelo modelo foram comparadas com os dados medidos nos campos experimentais, com os dados obtidos a partir do algoritmo SETMI apresentando forte correlação com o método de Eddy Covariance. A relação entre SAVI e Kcb resultou em um R² alto (> 80%). Outro método algoritmo foi utilizado nessa pesquisa onde o objetivo foi estimar a evapotranspiração atual da cultura e coeficientes de cultivo da cana-de-açúcar usando o modelo SAFER e comparar com dados obtidos através do sistema Eddy Covariance, a fim de validar e gerar indicadores que sejam base para a prática cada vez mais sustentável da agricultura. Foram utilizadas imagens de satélite acopladas a conjuntos de dados climáticos foram usados para estimar a ETa em áreas de cana-de-açúcar. A ETa estimada a partir do modelo SAFER quando comparado com os dados obtidos pelo o sistema de Eddy Covariance, foram subestimados durante todo as duas safras, contudo ainda assim com uma forte correlação entre os resultados obtidos.

Sugarcane cultivation presents as a sustainable alternative for the production of energy, such as ethanol, electricity and sugar for human consumption, with Brazil being the largest world producer and the State of São Paulo accounting for 53.6% of the planted area in the country. In this scenario, the maximum genetic potential of the crop will only be achieved with the adequate supply of water throughout the cycle and the great variability of rainfall makes investments in irrigation systems indispensable, a fact that has been happening over the past few years. For the rational water management using irrigation it is necessary to know several factors, such as the crop water requirement and climatic factors, which interfere in the evapotranspiration and in its water demand. To estimate evapotranspiration, a useful tool is use remote sensing techniques that can be applied to large areas; however, it is important for the proper irrigation management, to estimate the actual daily evapotranspiration (ETa) based on the different types of crops, cultivars and on field scales. Therefore, the objective of this work was to validate the SAFER and SETMI algorithms from the Eddy Covariance and to properly estimate the ETa and the ETa/ETo ratio, as well as the energy balance and its components, in time and in space. The research started with the analysis of the energy balance components measured by the methods of turbulent correlations and evapotranspiration, as well as the definition of the sugar cane ETa/ETo ratio, in the climatic conditions of the Northwest region of São Paulo. For this purpose, densities of latent and sensitive heat fluxes were measured over two production cycles from June 2016 to June 2018. The results obtained showed that the balance sheet closing was over 70% for the both cycles. The average daily evapotranspiration of the crop varied between 0.2 to 6 mm day-¹, with a total water requirement of 877 mm for the fourth cut of the sugarcane and 943 mm for the fifth cut. The values of the sugarcane crop coefficient for the fourth and fifth cut obtained were 0.34 and 0.59 in the initial phase, 0.72 and 0.80 in the maximum growth phase, and the values found were lower than those reported in FAO Bulletin 56. Then, the objective was to estimate the ETa in irrigated sugarcane areas, using a modeling approach with soil water and energy balance. Thermal and multispectral infrared images from satellite sensors coupled with climate, crop and soil data sets were used to estimate ETa in sugarcane fields. The hybrid model based on remote sensing called Spatial EvapoTranspiration Modeling Interface (SETMI) was applied using Landsat's thermal and multispectral infrared images. The correlation between Kcb and the soil-adjusted vegetation index (SAVI) was obtained using latent heat flows measured with an Eddy Covariance system, considering periods without irrigation and rain during the season to avoid introducing soil evaporation in the value of Kcb. The model provided estimates of crop ETa, results of soil water balance and energy balance. The daily and accumulated ETa, the water stress and the water needs estimated by the model were compared with the data measured in the experimental fields, with the data obtained from the SETMI algorithm showing a strong correlation with the Eddy Covariance method. The relation between SAVI and Kcb resulted in a high R² (> 80%). Another algorithmic method was used in this research where the objective was to estimate the current evapotranspiration of the culture and cultivation coefficients of sugarcane using the SAFER model and compare with data obtained through the Eddy Covariance system, in order to validate and generate indicators that basis the increasingly sustainable practice of agriculture. Satellite images coupled with sets of climatic data were used to estimate ETa in sugarcane areas. The ETa estimated from the SAFER model when compared with the data obtained by the Eddy Covariance system, were underestimated throughout the two harvests, however still with a strong correlation between the results obtained.
Measurements and modeling of evapotranspiration in sugarcane in northwest of São Paulo
Keywords: Micrometeorologicos; Irrigação; Sensoriamento Remoto; Micrometeorologics; Irrigation; Remote sensing