Manejo de irrigação com automação de baixo custo no cultivo da alface submetida a diferentes potenciais matriciais do solo

Abstract

Atualmente grande parte dos recursos hídricos captados de fontes superficiais é utilizada na agricultura irrigada, no entanto, a utilização de técnicas de uso racional de água no manejo de irrigação ainda é incipiente, principalmente no contexto das pequenas propriedades rurais. Para suprir essa demanda, o manejo eficiente da irrigação com metodologias simples e acessíveis pode contribuir na difusão de sistemas de manejo e automação de irrigação que, além de garantir a produção mais eficiente de alimentos, contribuem com a redução do uso da água, energia, perda de nutrientes por lixiviação e incidência de pragas e doenças. No presente trabalho objetivou-se o desenvolvimento e avaliação de sistemas eletrônicos para aplicação na automação de irrigação a partir da estimativa da umidade do solo, utilizando para isso, tensiômetros eletrônicos adaptados a transdutores de pressão e sensores capacitivos de umidade do solo. O sistema de automação de irrigação foi desenvolvido a partir da integração entre módulos relés, data logger e tensiômetros eletrônicos com a placa micro controladora Arduino. Os tensiômetros eletrônicos foram avaliados na automação de irrigação mediante monitoramento dos potenciais matriciais críticos do solo para a alface (Lactuca sativa L.), cultivar Wanda, cultivada em ambiente protegido em embalagens com capacidade de 10 L, preenchidas com Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e Neossolo regolítico (NR). O delineamento experimental foi em blocos completos casualizados, consistindo em dois tipos de solo e quatro níveis de potenciais matriciais críticos, sendo de -15, -20, -25 e -30 kPa para o LVA e -10, -15, - 20 e -25 kPa para o NR. O acionamento da irrigação foi realizado automaticamente quando os potenciais matriciais críticos pré-estabelecidos eram atingidos e o desligamento ocorreu após a aplicação da lâmina de irrigação necessária para elevar a umidade do solo ao potencial de -10 kPa no LVA e -5 kPa no NR. As plantas de alface foram avaliadas quanto ao número de folhas (NF), altura do caule (AC), diâmetro do caule (DC), massa fresca da parte aérea (MFPA) e raízes (MFR), massa seca da parte aérea (MSPA) e das raízes (MSR), índice Falker de clorofila e eficiência do uso da água (EUA). Ainda, foram avaliados nove sensores capacitivos SKU:SEN0193 acoplados à plataforma Arduino na estimativa da umidade volumétrica do solo em amostras deformadas de LVA, NR e Latossolo Vermelho (LV). Os sensores foram avaliados quanto à sua acurácia e precisão na estimativa da umidade volumétrica das amostras desde a

saturação até a umidade residual. Por fim, realizou-se uma análise de custos do sistema proposto em comparação a um modelo de automação com equipamentos convencionais disponíveis no mercado. A utilização da média móvel nas leituras dos tensiômetros eletrônicos auxiliou na estabilidade da automação da irrigação dentro dos limiares de potencial adotados em LVA e NR, com variação máxima de 4,7 e 3,9% no acionamento em LVA e NR, respectivamente e de 23,1 e 15,4% no desligamento em LVA e NR, respectivamente. O potencial crítico de -10 kPa em NR resultou no maior crescimento da parte aérea e desenvolvimento das raízes da alface com eficiência de uso da água (EUA) de 0,44 g mm-1

, enquanto que no LVA, no potencial de -15 kPa

a EUA foi de 1,31 g mm-1

, porém com menor crescimento da parte aérea e raízes, em comparação ao NR. A partir de -15 kPa em NR a EUA é reduzida em 50% e o crescimento da cultura é prejudicado. Os potenciais adotados em LVA não resultaram em diferenças significativas na maioria das características avaliadas na alface cultivada em embalagens, onde o potencial de -10 kPa em NR foi o que apresentou a melhor resposta dentre os potenciais adotados nos dois tipos de solo. Os sensores capacitivos apresentaram modelos de calibração polinomiais para cada tipo de solo avaliado, onde o erro quadrático médio (RMSE) foi de 0,08, 0,12 e 0,15 cm3 cm-3, para o LVA, NR e LV, respectivamente. A variabilidade de leitura entre sensores indica a necessidade de calibração individual de cada sensor e a utilização de tensão de alimentação de 5 V para estimativas acuradas da umidade volumétrica nos solos avaliados. O custo necessário para implantação do sistema de automação em Arduino para irrigação do ambiente protegido foi 30,2% inferior em comparação a um sistema convencional de automação.