CALIBRATION OF A WEIGHING LYSIMETER FOR MEASURING COCOA EVAPOTRANSPIRATION

Authors

  • Gerlange Soares da Silva Postgraduate Program in Agricultural Engineering, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas, BA https://orcid.org/0000-0002-0254-2159
  • Francisco Adriano de Carvalho Pereira Postgraduate Program in Agricultural Engineering, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas, BA https://orcid.org/0000-0002-3528-3261
  • Rodrigo Almeida Santana Center for Agrarian, Environmental and Biological Sciences, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas, BA https://orcid.org/0000-0002-2293-5996
  • Thaís Nascimento Meneses Postgraduate Program in Agricultural Engineering, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas, BA https://orcid.org/0000-0001-7337-0115
  • Oswaldo Palma Lopes Sobrinho Postgraduate Program in Agrarian Sciences, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano, Rio Verde, GO https://orcid.org/0000-0002-4632-695X
  • Alex Santana do Rosário Center for Agrarian, Environmental and Biological Sciences, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas, BA https://orcid.org/0000-0003-4343-934X

DOI:

https://doi.org/10.1590/1983-21252020v33n324rc

Keywords:

Theobroma cacao L. Agricultural instrumentation. Crop water demand.

Abstract

Well-operated and calibrated weighing lysimeters reliably determine the water demand of agricultural crops, and the quality of the data is evaluated through the error analyses attributed to the instrument. The objective of this study was to determine performance parameters of a weighing lysimeter and to evaluate its adequacy for the direct determination of cocoa crop evapotranspiration. The lysimeter with 1.44 m2 surface, supported on four load cells installed in the experimental area of the Graduate Program in Agricultural Engineering of the Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, was calibrated at 3:00 a.m., using known masses at intervals of 02 minutes in five cycles of addition and removal. Data were collected using a datalogger coupled to four load cells with an individual capacity of 1000 kg, programmed to perform readings every 01 second, storing the averages of 15 minutes. The lysimeter showed excellent accuracy, with r2 greater than 0.99 in the correlation between the standard masses and the signal of the load cells and standard error of linear regression estimate of 0.03 mm. The combination of repeatability and hysteresis errors with an uncertainty of 0.19% showed that the load cells have accuracy of ±0.07 mm, with resolution of 0.00033 mV, and sensitivity to detect mass changes below 0.1 mm, the system is adequate for direct measurement of cocoa ETc at time intervals of less than one hour.

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References

ALLEN, R. G. et al. Evapotranspiration information reporting: I. Factors governing measurement accuracy. Agricultural Water Management, 98: 899-920, 2011.

BERGAMASCHI, H. et al. Automação de um lisímetro de pesagem através de estação meteorológica, a campo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 10, 1997, Piracicaba. Anais... Piracicaba: SBA, 1997. p. 222-224.

CAMPECHE, L. F. S. M. et al. Lisímetro de pesagem de grande porte. Parte I: Desenvolvimento e calibração. Engenharia Agrícola e Ambiental, 15: 519-525, 2011.

CAMPECHE, L. F. S. M. Construção, calibração e análise de funcionamento de lisímetros de pesagem para determinação da evapotranspiração da cultura da lima ácida "Tahiti" (Citruslatifolia Tan.). 2002. 67 f. Tese (Doutorado em Agronomia: Área de Concentração em Irrigação e Drenagem) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2002.

CARVALHO, H. P. et al. Desenvolvimento de lisímetros de pesagem na cultura do café. Bioscience Journal, 29: 1750-1760, 2013.

FARIA, R. T.; CAMPECHE, F. S. M.; CHIBANA, E. Y. Construção e calibração de lisímetros de alta precisão. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 10: 237-242, 2006.

FLUMIGNAN, D. L. Lisímetros de pesagem direta para o estudo do consumo hídrico do pinhão manso (Jatrophacurcas L.). 2011. 202 f. Tese (Doutorado em Agronomia: Área de Concentração em Irrigação e Drenagem) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2011.

FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION - FAO. World reference base for soil resources 2014: International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Rome, 2015. 192 p.

GONÇALVES JR, A. A. Laboratório de Metrologia e Automatização Departamento de Engenharia Mecânica. Apostila de metrologia Parte 1. 1. ed. Florianópolis, SC. 2004. 120 p.

GUIMARÃES, M. J. M. et al. Balanço hídrico para diferentes regimes pluviométricos na região de Cruz das Almas-BA. Ciências Agrárias, 59: 252-258, 2016.

HOWELL, T. A. et al. Calibration and scale performance of Bushland weighing lysimeters. Transactions of the ASAE, 38: 1019-1024, 1995.

KOTTEK, M. et al. World Map of the Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorologische Zeitschrift, 15: 259-263, 2006.

LIMA, D. P. et al. Evapotranspiração real diária em sub-bacias do Paracatu, utilizando produtos do sensor Modis. Ceres, 61: 17-27, 2014.

LIMA, N. S. et al. Desempenho de um lisímetro de pesagem hidráulica com transdutor de pressão hidrostática e sistema manométrico. Irriga, 18: 540-557, 2013.

LIMA, J. R. S. et al. Balanço de energia e evapotranspiração de feijão caupi sob condições de sequeiro. Ciência Agronômica, 42: 65–74, 2011.

MENDONÇA, J. C. et al. Determinação do coeficiente cultural (Kc) do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.), em Campos dos Goytacazes - RJ. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 11: 471-475, 2007.

NASCIMENTO, A. H. C. et al. Desempenho de um lisímetro de pesagem hidráulica com diferentes sistemas de leitura. Irriga, 13: 232- 245, 2016.

NASCIMENTO, E. F. do. et al. Construção e calibração de lisímetros de pesagem para determinação da evapotranspiração e coeficiente de cultivo em videira de vinho cv. Syrah. Irriga, 16: 271-287, 2011.

PEREIRA, A. R.; SEDYMA, G. C.; VILLA NOVA, N. A. Evapotranspiração. 1. ed. Campinas, SP: FUNDAG, 2013. 323p.

PEREIRA, A. R. et al. Problemas operacionais com lisímetro de pesagem durante a estação chuvosa e em dias secos com rajadas de vento. Agrometeorologia, 10: 51-56, 2002.

PRUITT, W. O.; ANGUS, D. E. Large weighing lysimeter for measuring evapotranspiration. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 3: 13-18, 1960.

REICHARDT, K.; TIMM, L. C. Solo, planta e atmosfera: conceitos, processos e aplicações. 2. ed. Barueri: Manole, 2012. 500 p.

ROSENBERG, N. J. Evaporation and condensation on bare soil under irrigation in the East Central Great Plains. Agronomy Journal, 61: 557-561, 1969.

SANTOS, H. G. et al. Sistema brasileiro de classificação de solos. 5. ed. rev. e ampl. Brasília, DF: Embrapa, 2018. 353 p.

SANTOS, D. P. et al. Construção, instalação, calibração, performance e análise de funcionamento de lisímetros de pesagem cultivados com cana-de-açúcar. Agricultura Irrigada, 11: 1606 - 1616, 2017.

SANTIAGO, A. V. Evapotranspiração de referencia medida por lisímetro de pesagem e estimada por Penman-Monteith (FAO-56), nas escalas mensal e decendial. 2001. 51 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia: Área de Concentração em Física do Ambiente Agrícola) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2001.

SCHMIDT, C. D. S. et al. Design, installation and calibration of a weighing lysimeter for crop evapotranspiration studies. Water Resources and Irrigation Management, 2: 77-85, 2013.

SCHMIDT, C. D. S. Necessidade hídrica da cultura do fumo (Nicotianatabacum L.) tipo Sumatra cultivado em ambiente protegido do Recôncavo da Bahia - BA. 2008. 70 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Agrárias: Área de Concentração em Engenharia e Manejo de Irrigação) – Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas, 2008.

SILVA, G. S. et al. Análise de erros na determinação direta da evapotranspiração do cacaueiro jovem atribuídos ao sistema de medição. In: VII ON-LINE CONFERENCE – AGRONOMY, 2019, On-line. Anais… VII On-line Conference – Agronomy, 2019, 1: 1-8.

SOIL SURVEY STAFF. Keys to Soil Taxonomy. 12. ed. Washington, DC: USDA - Natural Resources Conservation Service, 2014. 372 p.

VAN BAVEL, C. H. M.; MYERS, L. E. An automatic weighing lysimeter. Agricultural Engineering, 43: 580-588, 1962.

VELLAME, L. M. et al. Lisímetro de pesagem e de lençol freático de nível constante para uso em ambiente protegido. Caatinga, 25: 153-159, 2012.

VILELA, M. S. et al. Acurácia de um mini-lisímetro de pesagem eletrônica de baixo custo. Irriga, 1: 158-167, 2015.

WILLMOTT, C. J. On the validation of models. Physical Geography, 2: 184-194, 1981.

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Published

31-07-2020

Issue

Section

Agricultural Engineering