Estimativa dos coeficientes de cultura do milho e sorgo a partir da área foliar e altura do dossel: avaliação utilizando um modelo de balanço hídrico
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola Centro de Ciências Rurais |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/36710 |
Resumo: | In a scenario involving global climate change, water scarcity and population growth, it is crucial to manage the water used by crops optimally. One way of achieving this is to estimate crop evapotranspiration (ETc), which is normally ccomputed using weather variables and the physical, physiological and aerodynamic parameters that govern the evapotranspiration process. In this approach, ETc is obtained by multiplying the reference evapotranspiration (ETo) by a crop coefficient (Kc). While the Kc−ETo approach is straightforward to use, its application requires a high degree of precision in calculation and measurement, particularly when obtaining crop coefficients for a specific crop from surface measurements. Another approach considered in the FAO56 bulletin is the dual crop coefficient method, which consists of the sum of a dual crop coefficient (Kcb) and an evaporation coefficient (Ke). This results in Kc, where Kcb represents crop transpiration (Tc) and Ke represents soil evaporation (Es). Recently, new approaches to estimating Kc and Kcb (the A&P method, proposed by Allen and Pereira, 2009) have been developed based on the canopy fraction covering the ground (fc), leaf area index (LAI) and canopy height. Thus, this study aimed to estimate the simple (Kc) and basal (Kcb) crop coefficients of corn and sorghum plants grown on different soil textures, based on the leaf area index (LAI) and plant height. The data used were obtained from studies conducted in drainage lysimeters in a rainout shelter. The actual ETc and its components (actual crop transpiration and soil evaporation) were estimated using the SIMDualKc model in order to evaluate the quality of the A&P methodology (Kcb A&P). The results demonstrate the SIMDualKc model’s excellent performance in estimating available soil water dynamics, with b0 values ranging from 1.00 to 1.02 and RMSE < 5.31 mm for corn and b0 values ranging from 0.98 to 1.03 and RMSE <5.25 mm for sorghum. The relationship between accumulated degree days (GDD) and the development of corn and sorghum plants produced good statistical outcomes, with b0 close to 1.0, RMSE<0.30, and R2≥0.96, resulting in a normalized RMSE of less than 10% for irrigated corn and sorghum subjected to terminal soil water deficit (TSWD). The calibration of Kcb A&P using SIMDualKc demonstrated that biophysical characteristics can be used to estimate the water use of corn and sorghum, with R2 greater than 0.95 and a b0 between 0.99 and 1.06. When the two approaches are compared, the results demonstrate the suitability and ease-to-use of the A&P approach for supporting irrigation scheduling and improving water management in irrigated crops. |
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Estimativa dos coeficientes de cultura do milho e sorgo a partir da área foliar e altura do dossel: avaliação utilizando um modelo de balanço hídricoEstimation of corn and sorghum crop coefficients based on leaf area and canopy height: evaluation using a water balance modelSIMDualKcCoeficientes de culturaRequerimento hídricoCrop coefficientsCrop water requerimentsCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLAIn a scenario involving global climate change, water scarcity and population growth, it is crucial to manage the water used by crops optimally. One way of achieving this is to estimate crop evapotranspiration (ETc), which is normally ccomputed using weather variables and the physical, physiological and aerodynamic parameters that govern the evapotranspiration process. In this approach, ETc is obtained by multiplying the reference evapotranspiration (ETo) by a crop coefficient (Kc). While the Kc−ETo approach is straightforward to use, its application requires a high degree of precision in calculation and measurement, particularly when obtaining crop coefficients for a specific crop from surface measurements. Another approach considered in the FAO56 bulletin is the dual crop coefficient method, which consists of the sum of a dual crop coefficient (Kcb) and an evaporation coefficient (Ke). This results in Kc, where Kcb represents crop transpiration (Tc) and Ke represents soil evaporation (Es). Recently, new approaches to estimating Kc and Kcb (the A&P method, proposed by Allen and Pereira, 2009) have been developed based on the canopy fraction covering the ground (fc), leaf area index (LAI) and canopy height. Thus, this study aimed to estimate the simple (Kc) and basal (Kcb) crop coefficients of corn and sorghum plants grown on different soil textures, based on the leaf area index (LAI) and plant height. The data used were obtained from studies conducted in drainage lysimeters in a rainout shelter. The actual ETc and its components (actual crop transpiration and soil evaporation) were estimated using the SIMDualKc model in order to evaluate the quality of the A&P methodology (Kcb A&P). The results demonstrate the SIMDualKc model’s excellent performance in estimating available soil water dynamics, with b0 values ranging from 1.00 to 1.02 and RMSE < 5.31 mm for corn and b0 values ranging from 0.98 to 1.03 and RMSE <5.25 mm for sorghum. The relationship between accumulated degree days (GDD) and the development of corn and sorghum plants produced good statistical outcomes, with b0 close to 1.0, RMSE<0.30, and R2≥0.96, resulting in a normalized RMSE of less than 10% for irrigated corn and sorghum subjected to terminal soil water deficit (TSWD). The calibration of Kcb A&P using SIMDualKc demonstrated that biophysical characteristics can be used to estimate the water use of corn and sorghum, with R2 greater than 0.95 and a b0 between 0.99 and 1.06. When the two approaches are compared, the results demonstrate the suitability and ease-to-use of the A&P approach for supporting irrigation scheduling and improving water management in irrigated crops.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEm um cenário de mudanças climáticas globais, escassez de água e crescimento populacional, o gerenciamento ideal da água nas culturas é essencial. Uma maneira de fazer isso é estimar a evapotranspiração das culturas (ETc), que é comumente estimada utilizando variáveis meteorológicas e parâmetros físicos, fisiológicos e aerodinâmicos, os quais controlam o processo evapotranspiratório. Nessa abordagem, a ETc é obtida multiplicando a evapotranspiração de referência (ETo) por um coeficiente de cultura (Kc). A abordagem Kc−ETo é simples de aplicar, mas sua aplicação requer o mais alto nível de cálculo e precisão das medições, particularmente para se obter coeficientes de cultura para uma cultura específica a partir de observações de superfície. Outra abordagem considerada no boletim FAO56 é a metodologia do coeficiente de cultura dual, que consiste na soma de um coeficiente de cultura basal (Kcb) e um coeficiente de evaporação (Ke), resultando no Kc, onde o primeiro representa a transpiração da cultura (Tc) e o segundo representa a evaporação do solo (Es). Recentemente, novas abordagens de estimativas do Kc (o método A&P, proposto por Allen and Pereira, 2009) foram desenvolvidas a partir de observações da fração do solo coberta pelo dossel (fc), o índice de área foliar (IAF) e a altura das plantas. Assim, o objetivo do presente estudo foi estimar os coeficientes de cultura simples (Kc) e basal (Kcb) baseado no índice de área foliar (IAF) e a altura de planta de milho e sorgo irrigadas e cultivados em solos de diferentes texturas em. Os dados utilizados foram de retirados de trabalhos conduzidos em lisímetros de drenagem em ambiente controlado da entrada de chuvas (rainout shelter), com milho e sorgo. A ETc atual e seus componentes (transpiração atual da cultura e evaporação do solo) foi estimada usando o modelo SIMDualKc, como forma de avaliar a qualidade da metodologia A&P (Kcb A&P). Os resultados mostram a boa capacidade do modelo SIMDualKc para estimar a dinâmica da água disponível no solo, com valores de b0 variando de 1.00 a 1.02 e RMSE < 5.31 mm para o milho e b0 entre 0.98 e 1.03 e RMSE <5.25 mm para o sorgo. A relação entre os graus-dia acumulado (GDD) e o desenvolvimento de plantas de milho e sorgo, obteve bons resultados estatísticos, com b0 próximo de 1.0, RMSE<0,30 e R2>=0.96, resultando num RMSE normalizado inferior a 10% para milho e sorgo irrigado e submetido a déficit hídrico terminal (DHT). A calibração do Kcb A&P usando o SIMDualKc demonstrou que as características biofísicas podem ser usadas para estimar o consumo de água do milho e do sorgo, com R2> 0.95 e b0 entre 0.99 e 1.06. Ao comparar as duas abordagens, os resultados mostram a adequação e facilidade de uso da abordagem A&P para apoiar a programação da irrigação e melhorar o manejo da água em ambientes irrigados.Universidade Federal de Santa MariaBrasilUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AgrícolaCentro de Ciências RuraisPetry, Mirta Teresinhahttp://lattes.cnpq.br/0358609083747198Martins, Juliano DalcinMelo, Giane LavardaOliveira, Zanandra Boff deGonçalves, Andressa Fuzer2025-10-23T18:10:47Z2025-10-23T18:10:47Z2025-08-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/36710porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2025-10-23T18:10:47Zoai:repositorio.ufsm.br:1/36710Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2025-10-23T18:10:47Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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