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An. 3. Enc. Energ. Meio Rural 2003

 

Estimativa da radiação fotossinteticamente ativa (PAR) em estufa de polietileno

 

 

Frisina; V.A.; J.F. Escobedo; E.N. Gomes

Dept. Recursos Naturais, Faculdade de Ciências Agronômicas/UNESP CP 237 CEP 18603-970 Botucatu, SP / tel (0xx14) 68027162

Endereço para correspondência

 

 


RESUMO

Este trabalho tem por objetivo apresentar uma equação de regressão linear simples que permita estimar a radiação fotossinteticamente ativa no interior da estufa de polietileno (PARin), a partir de medições na área externa (PARex). As medições foram realizadas na Estação de Radiometria Solar de Botucatu/SP, em uma área aberta e em uma estufa tipo túnel com cobertura de polietileno (100 mm). Para a medição da PAR, foram utilizados dois detectores quânticos LI-COR, instalados, um na área externa e outro, no interior da estufa. A série de dados compreende valores instantâneos de irradiâncias (em W/m2) e valores diários de irradiações (em MJ/m2), monitoradas no período de Junho à Novembro de 1999. Na aquisição dos dados, foi utilizado um Datalogger Campbell 21X, operando na frequência de 1Hz. Os resultados mostraram que a PAR pode ser estimada no interior da estufa em função de medições externas. As equações obtidas foram: PARin = 4,629 + 0,603 PARex com R = 95,98% para a estimativa instantânea e PARin = 0,830 + 0,527 PARex com R = 97,84% para a estimativa diária.

Palavras-chave: radiação fotossinteticamente ativa; estimativa; estufa de polietileno


ABSTRACT

This paper presents a simple linear regression to estimate the active photosynthetic radiation inside a poliethylene greenhouse (PARin) as function of the external values (PARex). The radiations have been measured at Solar Radiometric Station, UNESP, Botucatu-SP, Brazil, inside a polyethylene greenhouse (100mm) and in a external area. Photosynthetically active photon flux density was measured by means of two LI-COR model quantum sensors installed out and inside the greenhouse. The database have included instantaneous values of irradiations (W/m2) and daily irradiations (MJ/m2) measured between June 1999 to November 1999. In the data acquisition it was utilized a Datalogger Campbell 21X operating at 1 Hz frequency and storing 5 minute averages. The results showed that PAR can be estimated inside a polyethylene greenhouse (PARin) as function of the external PAR measurements (PARex) with high correlation coefficient of the linear regression. The following equations have been obtained: PARin = 4,629 + 0,603 PARex with R = 95,98% to the instantaneous measurements and PARin = 0,830 + 0,527 PARex with R = 97,84% to the daily measurements.


 

 

INTRODUÇÃO

A radiação fotossinteticamente ativa (PAR) compreende a faixa espectral da radiação solar de comprimento de onda de 0,4 à 0,7 m m (MONTEITH, 1972). Apresenta grande importância em estudos sobre taxa de crescimento vegetal, taxa fotossintética e condutância estomatal por ser a radiação que excita as moléculas de clorofila das plantas, iniciando o fluxo de energia durante o processo de fotossíntese.

O estudo das alterações microclimáticas provocadas pelas casas de vegetações ou estufas tem se tornado, em diversos países (ALPI & TOGNONI, 1984; CASTILLA et al, 1990; HASSON, 1991; CRITTEN, 1993), inclusive no Brasil (PLASTICULTURA, 1993; OLIVEIRA, 1995; CAMACHO et al, 1995; PEZZOPANE et al, 1995), muito comum frente à crescente utilização destes microambientes para o cultivo de hortaliças, plantas medicinais, produção de flores, entre tantos outros fins.

Vários pesquisadores têm trabalhado no sentido de caracterizar os fluxos de radiação no interior das casas de vegetações (FARIAS et al, 1993; SOUZA & ESCOBEDO, 1997) e obter estimativas confiáveis das diversas componentes da radiação solar no interior de estufas (ESCOBEDO et al., 1994; GALVANI et al., 1998; FRISINA & ESCOBEDO, 1999) a fim de se reduzir o número de equipamentos necessários.

Apesar de sua grande importância para pesquisas nas áreas biológicas, agronômicas e agrometeorológicas, poucos sensores da radiação fotossinteticamente ativa estão disponíveis nos Institutos de pesquisa ou mesmo Universidades.

Este trabalho tem por objetivo apresentar equações de regressão linear simples que permitam estimar a radiação fotossinteticamente ativa no interior da estufa de polietileno (PARin), a partir de medições na área externa (PARex).

 

MATERIAL E MÉTODO

A parte experimental do trabalho foi realizada na Estação de Radiometria Solar de Botucatu, SP, da Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP (22o51' S, 48o26' W, 786 m), no período de Junho à Novembro de 1999.

A casa de vegetação utilizada foi uma estufa tipo túnel, orientada no sentido leste-oeste, com cobertura de polietileno (100 mm), com as dimensões: 7 m largura, 20 m comprimento e 3,5 m de altura.

A radiação fotossinteticamente ativa foi medida, dentro e fora da estufa, por detectores quânticos LI-COR.

Na aquisição dos dados, foi utilizado um Datalogger Campbell 21X, interligado a uma placa MULTIPLEX AM 416 (de 32 canais), operando na frequência de 1 Hz, captando leituras a cada segundo e armazenando médias de 5 minutos. A comunicação entre o sistema de aquisição de dados e os radiômetros solares foi efetuada através de cabos coaxiais e a comunicação entre o DATALOGGER e o microcomputador, através de uma interface SC 32A.

Foram utilizados dados instantâneos de irradiâncias (W/m2) da radiação fotossinteticamente ativa (PAR) dentro e fora da estufa. As irradiações (MJ/m2) foram obtidas através da integração das curvas diárias de irradiâncias.

A determinação das equações de estimativa da PAR interna em função da externa foi realizada sob duas partições: instantânea (W/m2) e diária (MJ/m2).

Para a estimativa instantânea, foram plotados dados instantâneos de irradiâncias (W/m2) da PAR e ajustada uma reta de regressão linear simples. A equação instantânea permite a obtenção de estimativas instantâneas, em espaços de tempo específicos, ou seja, utilizando-se valores de irradiâncias da PAR externa em períodos de tempo determinados pelo pesquisador.

Para a estimativa diária, foram utilizados valores de irradiações (MJ/m2), obtidas através da integração dos valores de irradiâncias ao longo de todo o dia.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

CURVAS DE IRRADIÂNCIAS (W/m2) E IRRADIAÇÕES (MJ/m2)

A figura 1 ilustra o comportamento da radiação fotossinteticamente ativa dentro e fora da estufa em um dos dias do período monitorado. As curvas de irradiâncias ou densidades de fluxo (em W/m2) são similares e apresentando, neste dia, picos da ordem de 650 W/m2 na área externa e 400 W/m2 dentro da estufa.

 

 

Com a integração das áreas abaixo das curvas de irradiâncias da PAR externa e interna, foram determinados os valores diários das irradiações (em MJ/m2).

A figura 2 mostra o percentual da radiação fotossinteticamente ativa interna em relação à externa. Esta razão expressa a transmissividade da PAR pela cobertura de polietileno da estufa.

 

 

Durante o período estudado a razão PARin/PARex variou de 55 à 80%. De modo geral, a curva mostrou tendência inicial de decréscimo de junho à setembro, seguindo de uma ligeira tendência de acréscimo na estação de primavera (setembro à novembro). Esta curva mostra a variação sazonal da transmissividade do polietileno à radiação fotossinteticamente ativa.

A figura 3 apresenta os percentuais mensais da razão PARin/PARex. A figura ilustra a variação sazonal da razão PARin/PARex (já mostrada pelos valores diários de irradiações, na figura 2), com decréscimo de junho à agosto e aumento de setembro à novembro.

 

 

O valor médio e respectivo desvio da relação entre a radiação fotossinteticamente ativa medida no interior da estufa e a medida na área externa para o período total foi de (63,79 ± 6,73)%.

ESTIMATIVA DA PAR INTERNA EM FUNÇÃO DE MEDIDAS EXTERNAS

As curvas da figura 4 são regressões lineares simples ajustadas para a estimativa da PAR interna em função de medidas externas.

 

 

A tabela I apresenta os parâmetros fornecidos pelas equações mensais e total, obtidas a partir das curvas de regressão linear: coeficiente linear (a), angular (b) e coeficiente de correlação da regressão linear (R).

 

 

De acordo com a tabela I, pode-se observar que em todos os meses obtiveram-se altos valores de R (variando de 0,923 à 0,992), caracterizados pelos bons ajustes das curvas de regressão linear.

Comparando-se as equações mensais com a totalizada, pode-se notar que em todos os meses, com exceção de agosto, os coeficientes de correlação foram maiores do que o da equação totalizada (R = 0,978). No entanto, as diferenças podem ser consideradas pequenas. Justificaria a opção de escolha por equações mensais ao invés da total no caso de trabalhos restritos a um ou poucos meses, uma vez que a utilização de uma única equação (com R elevado) torna-se mais prático.

A figura 5 apresenta as curvas regressões lineares simples para a estimativa da PAR interna em função de medidas externas na partição instantânea.

As figuras 6 e 7 são as curvas de regressão linear totalizadas para as partições diária e instantânea, respectivamente.

 

 

 

A tabela II apresenta os coeficientes linear, angular e de correlação fornecidos pelas equações mensais e total para a partição instantânea.

 

 

A tabela II mostra que, na partição instantânea, também foram obtidos altos valores de R (variando de 0,929 à 0,990). Como na partição diária, em quase todos os meses, os valores de R foram superiores ao da equação total (com exceçao para o mês de novembro). No entanto, as diferenças também foram pequenas, permitindo se utilizar uma única equação com elevado coeficiente de correlação (R = 0,959).

 

AGRADECIMENTOS

Este trabalho recebeu apoio financeiro da FAPESP (processos 97/12780-6 e 97/12819-0).

 

REFERÊNCIAS

1. MONTEITH, J.L. Solar radiation and productivity in tropical ecosystems. Journal of Applied Ecology, 9, 1972, 747-766.

2. ALPI, A., TOGNONI, F. El cultivo en invernadeiro. Lisboa: Presença, 1984. 196p.

3. CASTILLA, N.; ELIAS, F.; FERERES, E. Caracterización de condiciones climaticas y de relaciones suelo-agua-raiz en el cultivo enarenado del tomate en invernadero en Almeria. Investigacion Agraria Produccion y Proteccion Vegetables, v.5, n.2. p.259-71, 1990.

4. HASSON, A.M. A study of solar energy and its components under a plastic greenhouse. Energy Convers. Mgmt. v. 31, n.1, p. 1-5, 1991.

5. CRITTEN, D.L. A review of the light transmission into greenhouse crops. Acta Horticulturae, v.328, p.9-31, 1993.

6. PLASTICULTURA: a agricultura embalada para o presente. UNESP - Jaboticabal em Notícias, v. 4, n. 19, 1993.

7. OLIVEIRA, M.R.V. O emprego de casas de vegetação no Brasil: vantagens e desvantagens. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília. v. 30, n. 8, p. 1049-1060, agosto, 1995.

8. CAMACHO, M.J.; ASSIS, F.N., MARTINS, S.R.; MENDEZ, M.E.G. Avaliação de elementos meteorológicos em estufa plástica em Pelotas, RS. Revista Brasileira de Agrometeorologia. v. 3, p. 19-24, 1995.

9. PEZZOPANE, J.E.M., PEDRO JÚNIOR, M.J., ORTOLANI, A.A. Modificações microclimáticas provocadas por estufa com cobertura plástica. Bragantia, Revista de Ciências Agronômicas. v. 54, n. 2, p. 419-425, 1995.

10. FARIAS, J.R.B.; BERGAMASCIE, H.; MARTINS, S.R.; BERLATO, M.A. Efeito da cobertura plástica de estufa sobre a radiação solar. Revista brasileira de agrometeorologia. v. 1, p. 31-36, 1993.

11. SOUZA, J.L.; ESCOBEDO, J.F. Balanço de radiação em cultivos de feijão-vagem com e sem cobertura de polietileno. Pesquisa agropecuária brasileira. Brasília, v. 32, n. 1, p. 1-15, 1997.

12. ESCOBEDO, J.F., MELO, J.M.D., FRISINA, V.A. Radiações solar global e fração da global refletida em estufa tipo túnel com cobertura de polietileno. Anais...VII Congresso Ibérico de Energia Solar, Vigo, Espanha, p. 53-8, 1994.

13. GALVANI, E., ESCOBEDO, J.F.; FRISINA, V.A. Estimativa das irradiâncias global, saldo de radiação e de ondas curtas em cultura de alface em casas de vegetação orientadas L-O e N-S. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMETEOROLOGIA, 2, 1998, Goiânia. Anais. Goiânia: Sociedade Brasileira de Biometeorologia, 1998, p. 209-215.

14. FRISINA, V.A.; ESCOBEDO, J.F. Balanço de radiação e energia da cultura de alface em estufa de polietileno. Revista Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.34, n.10, p. 1775-1786, 1999.

 

 

Endereço para correspondência
Frisina V.A.
e-mail: valeriafrisina@laser.com.br