Modelagem da evapotranspiração e coeficientes de cultura para beterraba

Abstract

Cenários de mudanças climáticas e a crescente suscetibilidade de culturas de ciclo curto reforçam a necessidade de aprimorar o manejo hídrico na agricultura, especialmente em culturas de alto valor. Assim, o objetivo dessa pesquisa foi estimar a evapotranspiração, a transpiração e a evaporação do solo na beterraba de mesa, cultivar Early Wonder (Beta vulgaris L.) utilizando uma abordagem combinada de modelagem matemática (SIMDualKc), medições diretas com lisímetros de drenagem e técnicas de sensoriamento remoto ativo. A pesquisa foi conduzida em múltiplos ciclos de cultivo (2021, 2022 e 2023), com experimentos em campo experimental durante o outono/inverno e em casa de vegetação durante o verão, ambos na Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, Brasil. No experimento em casa de vegetação, lisímetros de drenagem foram utilizados para medir a evapotranspiração da cultura (ETc) e a transpiração da cultura (Tc), possibilitando a estimativa dos coeficientes de cultivo (Kc) e basal (Kcb) a partir da evapotranspiração de referência (ET0). A ETc da beterraba foi de 192 mm (2021) e 181 mm (2022), sendo que a evaporação do solo representou 36% (2021) e 47% (2022) do consumo hídrico total. Os valores médios estimados para o Kc foram 0,62 e 1,18, e para o Kcb foram 0,11 e 0,83, nas fases inicial e intermediária da cultura, respectivamente. As relações entre os coeficientes Kc e Kcb com a fração de cobertura do solo e os índices de vegetação por diferença normalizada mostraram forte concordância, evidenciando o potencial do sensoriamento remoto para estimar o consumo hídrico da cultura. No experimento a campo, a modelagem matemática da evapotranspiração da cultura (ETc) foi realizada com base no coeficiente duplo de cultivo, conforme o manual 56 da FAO, sob condições de irrigação plena (100% da ETc) e déficit hídrico (50% da ETc). O modelo SIMDualKc foi calibrado com dados de 2022 e validado com dados de 2023, apresentando boa precisão na estimativa da dinâmica de água no solo, avaliada por indicadores estatísticos, como o coeficiente de determinação (r²), o erro absoluto médio (MAE), a raiz do erro quadrático médio (RMSE) e a eficiência do modelo (EF). Os resultados nestas pesquisas fornecem parâmetros atualizados para a estimativa da evapotranspiração da beterraba de mesa em diferentes condições de cultivo, contribuindo para um manejo hídrico mais eficiente. Palavras-chave: Transpiração da cultura; Evaporação do solo; Modelo SIMDualKc; Balanço hídrico do solo; Lisimetria; Beta vulgaris L.

Climate change scenarios and the increasing susceptibility of short-cycle crops reinforce the need to improve agricultural water management, particularly for high- value crops. Thus, the objective of this research was to estimate the evapotranspiration, transpiration, and soil evaporation of beetroot, cultivar 'Early Wonder' (Beta vulgaris L.), using a combined approach of mathematical modeling (SIMDualKc), direct measurements with drainage lysimeters, and remote sensing techniques. The research was conducted over multiple growing cycles (2021, 2022, and 2023), with experiments in an experimental field during the autumn/winter and in a greenhouse during the summer, both at the Federal University of Viçosa, Viçosa, MG, Brazil. In the protected environment experiment, drainage lysimeters were used to measure crop evapotranspiration (ETc) and transpiration (Tc), enabling the estimation of the crop (Kc) and basal crop (Kcb) coefficients from reference evapotranspiration (ET0). The total ETc for beetroot was 192 mm (2021) and 181 mm (2022), with soil evaporation accounting for 36% (2021) and 47% (2022) of the total water consumption. The average estimated Kc values were 0.62 and 1.18, and the Kcb values were 0.11 and 0.83, for the initial and mid-season stages, respectively. The relationships between the Kc and Kcb coefficients with the soil cover fraction and the normalized difference vegetation index showed strong agreement, highlighting the potential of remote sensing to estimate the crop's water consumption. In the field experiment, mathematical modeling of ETc was performed based on the dual crop coefficient approach, as per FAO Paper 56, under conditions of full irrigation (100% of ETc) and water deficit (50% of ETc). The SIMDualKc model was calibrated using 2022 data and validated with 2023 data, demonstrating good accuracy in estimating soil water dynamics, as assessed by statistical indicators such as the coefficient of determination (r²), mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), and model efficiency (EF). The results from this research provide updated parameters for estimating the evapotranspiration of beetroot under different growing conditions, contributing to more efficient water management. Keywords: Crop transpiration; Soil evaporation; SIMDualKc model; Soil water balance; Lysimetry; Beta vulgaris L.