Spatial and temporal patterns of soil water content in an agroecological production system

ABSTRACT: Spatial and temporal patterns of soil water content (SWC) can not only improve the understanding of soil water processes but also the water management in the field. The spatial distribution of SWC depends on the spatial variability of soil attributes, vegetation and landscape features. The aim of this study was to evaluate: i) the spatial and temporal variability pattern in an agroecological system; ii) understand the factors affecting the spatial variations of SWC; iii) determine if wet and dry zones conserve their spatial position; iv) evaluate the possibility of using this information to reduce the number of SWC measurements. The experiment was carried out in an area of 2,502 m2, where a regular grid with spacing of 10 m was laid out. At each point, time domain reflectometer sensors were installed at depths of 0.05, 0.15, 0.30 m to monitor the SWC for 18 days in 2014 (Jan, Feb and Mar) and 9 days in 2014/2015 (Dec and Jan). The SWC, at the three soil depths, followed a similar and systematic pattern, being highest in the deepest layers, and exhibited temporal stability. The correlation between SWC and clay content varied both with the depth and the magnitude of SWC. During the wet season it is necessary to intensify the sampling density to estimate the SWC, while during the dry season the Spearman rank correlation remained high indicating the need for a small sampling effort only. The driest zones tend to conserve their spatial position more for a longer period than compared to wettest zones.

Spatial and temporal patterns of soil water content in an agroecological production system

ABSTRACT: Spatial and temporal patterns of soil water content (SWC) can not only improve the understanding of soil water processes but also the water management in the field. The spatial distribution of SWC depends on the spatial variability of soil attributes, vegetation and landscape features. The aim of this study was to evaluate: i) the spatial and temporal variability pattern in an agroecological system; ii) understand the factors affecting the spatial variations of SWC; iii) determine if wet and dry zones conserve their spatial position; iv) evaluate the possibility of using this information to reduce the number of SWC measurements. The experiment was carried out in an area of 2,502 m2, where a regular grid with spacing of 10 m was laid out. At each point, time domain reflectometer sensors were installed at depths of 0.05, 0.15, 0.30 m to monitor the SWC for 18 days in 2014 (Jan, Feb and Mar) and 9 days in 2014/2015 (Dec and Jan). The SWC, at the three soil depths, followed a similar and systematic pattern, being highest in the deepest layers, and exhibited temporal stability. The correlation between SWC and clay content varied both with the depth and the magnitude of SWC. During the wet season it is necessary to intensify the sampling density to estimate the SWC, while during the dry season the Spearman rank correlation remained high indicating the need for a small sampling effort only. The driest zones tend to conserve their spatial position more for a longer period than compared to wettest zones.(AU)

Models for moisture estimation in different horizons of yellow argisol using TDR / Modelos para estimativa da umidade em diferentes horizontes de argissolo amarelo com uso da TDR

The determination of soil moisture is very important because it is the property with the most influence on the dielectric constant of the medium. Time-domain reflectometry (TDR) is an indirect technique used to estimate the water content of the soil (?) based on its dielectric constant (Ka). Like any other technique, it has advantages and disadvantages. Among the major disadvantages is the need for calibration, which requires consideration of the soil characteristics. This study aimed to perform the calibration of a TDR100 device to estimate the volumetric water content of four horizons of a Yellow Argisol. Calibration was performed under laboratory conditions using disturbed soil samples contained in PVC columns. The three rods of the handcrafted probes were vertically installed in the soil columns. Weight measurements with digital scales and daily readings of the dielectric constant with the TDR device were taken. For all soil horizons evaluated, the best fits between the dielectric constant and the volumetric water content were related to the cubic polynomial model. The Ledieu model overestimated by approximately 68 % the volumetric water content in the A and AB horizons, and underestimating by 69 % in Bt2, in relation to volumetric water content obtained by gravimetry. The underestimation by linear, Topp, Roth, and Malicki models ranged from 50 % to 85 % for all horizons.(AU)

A reflectometria no domínio do tempo (Time Domain Reflectometry, TDR) é uma técnica indireta usada para estimar o conteúdo de água do solo (?) em função da constante dielétrica (Ka). As vantagens do uso desta técnica são, no entanto, requer calibração específica para cada tipo de solo. Neste estudo objetivou-se realizar a calibração de modelos para estimar a umidade volumétrica de quatro horizontes de um Argissolo Amarelo com uso da TDR. A calibração foi realizada em condições de laboratório utilizando amostras deformadas do solo em estudo, acondicionadas em colunas de PVC. As sondas fabricadas artesanalmente com três hastes foram instaladas verticalmente nas colunas de solo. Foram realizadas pesagens com balança de precisão e leituras diárias da constante dielétrica com o equipamento TDR. Os modelos polinomial cúbico e linear foram os que apresentaram melhor ajuste aos dados de umidade observados. Os modelos de Topp et al. (1980), Ledieu et al. (1986), Malicki et al. (1996) e Roth et al. (1990) superestimaram em aproximadamente 15% as médias de umidade nos horizontes A e AB e subestimam em aproximadamente 18% no Bt2. No horizonte Bt1 todos os modelos foram semelhantes entre si.(AU)

Yield, water use efficiency, and yield response factor in carrot crop under different irrigation depths / Produtividade, eficiência no uso da água e fator de resposta em produção de cenoura sob diferentes lâminas de irrigação

The aim of the present study was to evaluate the effect of different irrigation depths on the yield, water use efficiency (WUE), and yield response factor (Ky) of carrot (cv. 'Brasília') in the edaphoclimatic conditions of Baixada Fluminense, RJ, Brazil. Field trials were conducted in a Red-Yellow Argisol in the 2010-2011period. A randomized block design was used, with 5 treatments (depths) and 4 replicates. Depths were applied by drippers with different flow rates, and the irrigation was managed by time domain reflectometry (TDR) technique. The reference (ETo) and crop (ETc) evapotranspiration depths reached 286.3 and 264.1mm in 2010, and 336.0 and 329.9mm in 2011, respectively. The root yield varied from 30.4 to 68.9t ha-1 as a response to treatments without irrigation and 100% replacement of the soil water depth, respectively. Values for WUE in the carrot crop varied from 15 to 31kg m-3 and the mean Ky value was 0.82. The mean values for Kc were obtained in the initial (0.76), intermediate (1.02), and final (0.96) stages. Carrot crop was influenced by different water depths (treatments) applied, and the highest value for WUE was obtained for 63.4% of soil water replacement.(AU)

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de diferentes lâminas de irrigação na produtividade, na eficiência de uso da água (EUA) e no coeficiente de resposta de produção (Ky) da cenoura (cv. 'Brasília') ao déficit hídrico do solo, nas condições edafoclimáticas da Baixada Fluminense-RJ. Ensaios de campo foram conduzidos em 2010 e 2011, em um Argissolo Vermelho-Amarelo, usando um delineamento em blocos casualizados, com 5 tratamentos (lâminas) e 4 repetições. As lâminas foram aplicadas por gotejadores com diferentes vazões e o manejo da irrigação foi realizado com a técnica da TDR. As lâminas de evapotranspiração de referência (ETo) e da cultura (ETc) totalizaram 286,3 e 264,1mm, em 2010, e 336,0 e 329,9mm, em 2011, respectivamente. A produtividade de raízes variou de 30,4 a 68,9t ha-1 como resposta aos tratamentos sem irrigação e com 100% de reposição da lâmina de água no solo, respectivamente. Os valores de EUA no cultivo da cenoura variaram de 15 a 31kg m-3 e o Ky médio foi de 0,82. Foram obtidos os valores médios de Kc nas fases inicial (0,76), intermediária (1,02) e final (0,96). A cultura da cenoura foi influenciada pelas diferentes lâminas aplicadas (tratamentos) e a maior EUA foi obtida para o tratamento com reposição de 63,4% da água do solo.(AU)

Efficiency of water application of irrigation systems based on microsprinkling in banana plantations

Further food production may be limited by the reduced availability of water resources. Since irrigated agriculture is the productive sector that presents a higher demand of water, this sector has been under intense pressure in order to ensure food production with improved efficiency of water use. This study aimed to use the Time Domain Reflectometry (TDR) technique to measure percolation losses and to determine water application efficiency of banana (Musa spp.) trees using microsprinkler irrigation systems. Three systems were studied: (i) one 32 L h-1 microsprinkler for four plants; (ii) one 60 L h-1 microsprinkler for four plants; and (iii) one 60 L h-1 microsprinkler for two plants. Systems that replace water to the soil with the lowest variation of infiltrated water depths at different distances from plant pseudostem were the most efficient. The water application efficiency of microsprinkler irrigation systems using the (i), (ii), and (iii) microsprinkler systems were 85%, 80 % and 90 % respectively.

Efficiency of water application of irrigation systems based on microsprinkling in banana plantations

Further food production may be limited by the reduced availability of water resources. Since irrigated agriculture is the productive sector that presents a higher demand of water, this sector has been under intense pressure in order to ensure food production with improved efficiency of water use. This study aimed to use the Time Domain Reflectometry (TDR) technique to measure percolation losses and to determine water application efficiency of banana (Musa spp.) trees using microsprinkler irrigation systems. Three systems were studied: (i) one 32 L h-1 microsprinkler for four plants; (ii) one 60 L h-1 microsprinkler for four plants; and (iii) one 60 L h-1 microsprinkler for two plants. Systems that replace water to the soil with the lowest variation of infiltrated water depths at different distances from plant pseudostem were the most efficient. The water application efficiency of microsprinkler irrigation systems using the (i), (ii), and (iii) microsprinkler systems were 85%, 80 % and 90 % respectively.

Spatial and temporal characterization of water and solute distribution patterns

The use of drip irrigation and marginal water is growing rapidly in some areas, highlighting the need to develop sound fertigation practices that combine environmental and crop production concerns. In this study the spatial and temporal water and solute distribution patterns are characterized to underpin fertirrigation design and management systems. Time domain reflectometry (TDR) probes were used to monitor the distributions of potassium nitrate (KNO3) and water from drippers discharging at a constant flow rate of 4 L h-1 in soil-filled containers. In the interactions between the different profiles, a gradient distribution of the solution in the soil was observed, with greater storage of solution close to the dripper, which decreased gradually as it approached the wetting front. To reduce leaching of fertigated ions, the frequent application of small amounts of solution during irrigation is recommended.

O uso de irrigação por gotejamento e água de reúso está crescendo rapidamente em algumas áreas, destacando a necessidade para desenvolver práticas de fertirrigação que combinem preocupações ambientais dentro da produção vegetal. Caracterizou-se espacial e temporalmente os padrões de distribuição da água e do soluto para auxiliar o dimensionamento e manejo de sistemas de fertirrigação. O experimento foi conduzido numa caixa de solo, com monitoramento por TDR da distribuição de solução de nitrato de potássio (KNO3), aplicada via gotejador de vazão de 4 L h-1. Observou-se distribuição em gradiente da solução no solo nas interações entre os perfis (umidade versus condutividade elétrica), sendo verificado maior armazenamento da solução próximo ao gotejador e, conseqüentemente, diminuição desta à medida que se aproxima da frente de molhamento. Sugere-se, para a redução da lixiviação dos íons fertirrigados, a aplicação de pequenos volumes de solução durante a irrigação, mas com maior freqüência.

Spatial and temporal characterization of water and solute distribution patterns

The use of drip irrigation and marginal water is growing rapidly in some areas, highlighting the need to develop sound fertigation practices that combine environmental and crop production concerns. In this study the spatial and temporal water and solute distribution patterns are characterized to underpin fertirrigation design and management systems. Time domain reflectometry (TDR) probes were used to monitor the distributions of potassium nitrate (KNO3) and water from drippers discharging at a constant flow rate of 4 L h-1 in soil-filled containers. In the interactions between the different profiles, a gradient distribution of the solution in the soil was observed, with greater storage of solution close to the dripper, which decreased gradually as it approached the wetting front. To reduce leaching of fertigated ions, the frequent application of small amounts of solution during irrigation is recommended.

O uso de irrigação por gotejamento e água de reúso está crescendo rapidamente em algumas áreas, destacando a necessidade para desenvolver práticas de fertirrigação que combinem preocupações ambientais dentro da produção vegetal. Caracterizou-se espacial e temporalmente os padrões de distribuição da água e do soluto para auxiliar o dimensionamento e manejo de sistemas de fertirrigação. O experimento foi conduzido numa caixa de solo, com monitoramento por TDR da distribuição de solução de nitrato de potássio (KNO3), aplicada via gotejador de vazão de 4 L h-1. Observou-se distribuição em gradiente da solução no solo nas interações entre os perfis (umidade versus condutividade elétrica), sendo verificado maior armazenamento da solução próximo ao gotejador e, conseqüentemente, diminuição desta à medida que se aproxima da frente de molhamento. Sugere-se, para a redução da lixiviação dos íons fertirrigados, a aplicação de pequenos volumes de solução durante a irrigação, mas com maior freqüência.

Reflectometria no domínio do tempo em estudos de lixiviação de potássio em colunas de solo não-saturado

The aim of this research was to evaluate the advantages of using unsaturated soil columns equipped with TDR probes (Time Domain Reflectometry) coupled to an automated system of data acquisition for monitoring water and potassium movement in soils. The research was conducted in acrylic columns of 0.35m of internal diameter and 1.05m of length filled with air-dried soil. The use of TDR technique allowed obtaining time-space network at short time intervals, indicating levels of soil moisture and electric conductivity (Ce) at different depths. The results may represent an important help for the works on the proposition and validation of mathematical models that describe numerically these processes, contributing to a better understanding of the dynamics of water and potassium in soils.

Este trabalho tem como objetivos projetar e avaliar o potencial de colunas de solo não-saturado equipadas com sondas de TDR (Time domain reflectometry) e acopladas a um sistema automatizado de aquisição de dados no monitoramento da dinâmica da água e de potássio no solo. O ensaio experimental foi conduzido em uma coluna de acrílico de 35cm de diâmetro interno e 105cm de comprimento preenchida com terra fina seca ao ar. A técnica da TDR possibilitou a obtenção de uma malha espaço-temporal em curtos intervalos de tempo e da umidade e da condutividade elétrica (Ce) nas diferentes profundidades consideradas. Tal resultado pode trazer uma importante contribuição para o entendimento da dinâmica da água e do potássio na terra, auxiliando os trabalhos para proposição e validação de modelos matemáticos que descrevem numericamente esses processos.

Reflectometria no domínio do tempo em estudos de lixiviação de potássio em colunas de solo não-saturado

The aim of this research was to evaluate the advantages of using unsaturated soil columns equipped with TDR probes (Time Domain Reflectometry) coupled to an automated system of data acquisition for monitoring water and potassium movement in soils. The research was conducted in acrylic columns of 0.35m of internal diameter and 1.05m of length filled with air-dried soil. The use of TDR technique allowed obtaining time-space network at short time intervals, indicating levels of soil moisture and electric conductivity (Ce) at different depths. The results may represent an important help for the works on the proposition and validation of mathematical models that describe numerically these processes, contributing to a better understanding of the dynamics of water and potassium in soils.

Este trabalho tem como objetivos projetar e avaliar o potencial de colunas de solo não-saturado equipadas com sondas de TDR (Time domain reflectometry) e acopladas a um sistema automatizado de aquisição de dados no monitoramento da dinâmica da água e de potássio no solo. O ensaio experimental foi conduzido em uma coluna de acrílico de 35cm de diâmetro interno e 105cm de comprimento preenchida com terra fina seca ao ar. A técnica da TDR possibilitou a obtenção de uma malha espaço-temporal em curtos intervalos de tempo e da umidade e da condutividade elétrica (Ce) nas diferentes profundidades consideradas. Tal resultado pode trazer uma importante contribuição para o entendimento da dinâmica da água e do potássio na terra, auxiliando os trabalhos para proposição e validação de modelos matemáticos que descrevem numericamente esses processos.

Reflectometria no domínio do tempo em estudos de lixiviação de potássio em colunas de solo não-saturado

The aim of this research was to evaluate the advantages of using unsaturated soil columns equipped with TDR probes (Time Domain Reflectometry) coupled to an automated system of data acquisition for monitoring water and potassium movement in soils. The research was conducted in acrylic columns of 0.35m of internal diameter and 1.05m of length filled with air-dried soil. The use of TDR technique allowed obtaining time-space network at short time intervals, indicating levels of soil moisture and electric conductivity (Ce) at different depths. The results may represent an important help for the works on the proposition and validation of mathematical models that describe numerically these processes, contributing to a better understanding of the dynamics of water and potassium in soils.

Este trabalho tem como objetivos projetar e avaliar o potencial de colunas de solo não-saturado equipadas com sondas de TDR (Time domain reflectometry) e acopladas a um sistema automatizado de aquisição de dados no monitoramento da dinâmica da água e de potássio no solo. O ensaio experimental foi conduzido em uma coluna de acrílico de 35cm de diâmetro interno e 105cm de comprimento preenchida com terra fina seca ao ar. A técnica da TDR possibilitou a obtenção de uma malha espaço-temporal em curtos intervalos de tempo e da umidade e da condutividade elétrica (Ce) nas diferentes profundidades consideradas. Tal resultado pode trazer uma importante contribuição para o entendimento da dinâmica da água e do potássio na terra, auxiliando os trabalhos para proposição e validação de modelos matemáticos que descrevem numericamente esses processos.

Caracterização física de dois substratos orgânicos para plantas e a estimativa da umidade por meio da reflectometria no domínio do tempo

The increasing use of substrates on agricultural production and controlled environment has been promoting its large scale production. In this way, chemical, biological and physical characterizations of these materials are necessary to the quality standard proposal and evaluation which must precede its commercialization. High plants development has been influenced by substrates physical properties, mainly on irrigation handling, where understanding about water retention and pore aeration is essential. Water volume determination on substrates used during experiments has been necessary, and in this way the use of the Time Domain Reflectometry (TDR) can represent an advance about this kind of researches. Based on water retention curve determination, this research, has been carried on physical characterizations of two organic substrates: coconut fiber and pine bark substrates. Also, a calibration curve has been adjusted for each tested substrates, and through TDR technique was estimated the water content. In a general, except to the dry density, the tested substrates has showed similar characteristics about its water-air relation. In the range readily available water, for both tested substrates, the TDR technique has showed a good performance on the water content estimative, with a determination coefficient of 0.9319 to the pine barks and 0.9385 to the coconut fiber.

O crescente uso de substratos na produção agrícola e no cultivo em ambiente protegido, promove produção em grande escala. Nesse sentido, as caracterizações químicas, biológicas e físicas desses materiais se fazem necessárias à proposição e à avaliação de padrões de qualidade que devem preceder a sua comercialização. As propriedades físicas dos substratos influenciam no bom desenvolvimento da plantas, sobretudo, no manejo de irrigação, onde a compreensão da relação retenção de água e aeração é imprescindível. Para tanto, mostra-se necessário que também se determine o volume de água presente nos substratos utilizados. Nesse sentido, o uso da reflectometria no domínio do tempo (TDR) pode representar um avanço em estudos dessa natureza. Dessa forma, baseado na determinação das curvas de retenção de água, neste trabalho, foram feitas as caracterizações físicas de dois substratos orgânicos: casca de pinus e fibra de coco. Também foram ajustadas, para cada um dos substratos avaliados, uma curva de calibração, através da qual, por meio da técnica da TDR, estimou-se o seu conteúdo de água. De maneira geral, com exceção da densidade seca, os substratos em estudo apresentaram características físicas da relação ar-água muito semelhantes. Quando comparado com os valores obtidos pelo método gravimétrico, na faixa de água facilmente disponível, a técnica da TDR apresentou um bom desempenho na estimativa da umidade de ambos substratos apresentando um coeficiente de determinação de 0,9319 para a casca de pinus e de 0,9385 para a fibra de coco.

Caracterização física de dois substratos orgânicos para plantas e a estimativa da umidade por meio da reflectometria no domínio do tempo

The increasing use of substrates on agricultural production and controlled environment has been promoting its large scale production. In this way, chemical, biological and physical characterizations of these materials are necessary to the quality standard proposal and evaluation which must precede its commercialization. High plants development has been influenced by substrates physical properties, mainly on irrigation handling, where understanding about water retention and pore aeration is essential. Water volume determination on substrates used during experiments has been necessary, and in this way the use of the Time Domain Reflectometry (TDR) can represent an advance about this kind of researches. Based on water retention curve determination, this research, has been carried on physical characterizations of two organic substrates: coconut fiber and pine bark substrates. Also, a calibration curve has been adjusted for each tested substrates, and through TDR technique was estimated the water content. In a general, except to the dry density, the tested substrates has showed similar characteristics about its water-air relation. In the range readily available water, for both tested substrates, the TDR technique has showed a good performance on the water content estimative, with a determination coefficient of 0.9319 to the pine barks and 0.9385 to the coconut fiber.

O crescente uso de substratos na produção agrícola e no cultivo em ambiente protegido, promove produção em grande escala. Nesse sentido, as caracterizações químicas, biológicas e físicas desses materiais se fazem necessárias à proposição e à avaliação de padrões de qualidade que devem preceder a sua comercialização. As propriedades físicas dos substratos influenciam no bom desenvolvimento da plantas, sobretudo, no manejo de irrigação, onde a compreensão da relação retenção de água e aeração é imprescindível. Para tanto, mostra-se necessário que também se determine o volume de água presente nos substratos utilizados. Nesse sentido, o uso da reflectometria no domínio do tempo (TDR) pode representar um avanço em estudos dessa natureza. Dessa forma, baseado na determinação das curvas de retenção de água, neste trabalho, foram feitas as caracterizações físicas de dois substratos orgânicos: casca de pinus e fibra de coco. Também foram ajustadas, para cada um dos substratos avaliados, uma curva de calibração, através da qual, por meio da técnica da TDR, estimou-se o seu conteúdo de água. De maneira geral, com exceção da densidade seca, os substratos em estudo apresentaram características físicas da relação ar-água muito semelhantes. Quando comparado com os valores obtidos pelo método gravimétrico, na faixa de água facilmente disponível, a técnica da TDR apresentou um bom desempenho na estimativa da umidade de ambos substratos apresentando um coeficiente de determinação de 0,9319 para a casca de pinus e de 0,9385 para a fibra de coco.

Soil moisture calibration of TDR multilevel probes

Time domain reflectometry (TDR) probes are increasingly used for field estimation of soil water content. The objective of this study was to evaluate the accuracy of the multilevel TDR probe under field conditions. For this purpose, eight such TDR probes were installed in small plots that were seeded with beans and sorghum. Data collection from the probes was such that soil moisture readings were automated and logged using a standalone field unit. Neutron probe measurements were used to calibrate the TDR probes. Soil-probe contact and soil compaction were critical to the accuracy of the TDR, especially when a number of TDR probes are combined for a single calibration curve. If each probe is calibrated individually, approximate measurement errors were between 0.005 and 0.015 m³ m-3. However, measurement errors doubled to approximately 0.025 to 0.03 m³ m-3, when TDR probes were combined to yield a single calibration curve.

As sondas TDR (Time Domain Reflectometry) são cada vez mais utilizadas para a estimativa da umidade do solo no campo. Este estudo teve como objetivo avaliar a exatidão das sondas TDR providas de sensores múltiplos para diversas profundidades. Para isso, oito sondas foram instaladas em pequenas parcelas que foram semeadas com feijão e sorgo. A coleta de dados com as sondas foi feita de forma automatizada e armazenada em "data logger". Para calibrar as sondas TDR foi utilizada sonda de neutrons. A exatidão do TDR foi sensível ao contato solo-sonda e à compactação do solo, especialmente quando várias sondas são utilizadas para compor uma única curva de calibração. Quando cada sonda foi calibrada individualmente, os erros de medidas foram da ordem de 0,005 a 0,015 m³ m-3 . Entretanto, os erros dobraram para 0,025 a 0,03 m³ m-3 quando as sondas TDR foram combinadas para produzir uma única curva de calibração.

Soil moisture calibration of TDR multilevel probes

Time domain reflectometry (TDR) probes are increasingly used for field estimation of soil water content. The objective of this study was to evaluate the accuracy of the multilevel TDR probe under field conditions. For this purpose, eight such TDR probes were installed in small plots that were seeded with beans and sorghum. Data collection from the probes was such that soil moisture readings were automated and logged using a standalone field unit. Neutron probe measurements were used to calibrate the TDR probes. Soil-probe contact and soil compaction were critical to the accuracy of the TDR, especially when a number of TDR probes are combined for a single calibration curve. If each probe is calibrated individually, approximate measurement errors were between 0.005 and 0.015 m³ m-3. However, measurement errors doubled to approximately 0.025 to 0.03 m³ m-3, when TDR probes were combined to yield a single calibration curve.

As sondas TDR (Time Domain Reflectometry) são cada vez mais utilizadas para a estimativa da umidade do solo no campo. Este estudo teve como objetivo avaliar a exatidão das sondas TDR providas de sensores múltiplos para diversas profundidades. Para isso, oito sondas foram instaladas em pequenas parcelas que foram semeadas com feijão e sorgo. A coleta de dados com as sondas foi feita de forma automatizada e armazenada em "data logger". Para calibrar as sondas TDR foi utilizada sonda de neutrons. A exatidão do TDR foi sensível ao contato solo-sonda e à compactação do solo, especialmente quando várias sondas são utilizadas para compor uma única curva de calibração. Quando cada sonda foi calibrada individualmente, os erros de medidas foram da ordem de 0,005 a 0,015 m³ m-3 . Entretanto, os erros dobraram para 0,025 a 0,03 m³ m-3 quando as sondas TDR foram combinadas para produzir uma única curva de calibração.

Models for moisture estimation in different horizons of yellow argisol using TDR / Modelos para estimativa da umidade em diferentes horizontes de argissolo amarelo com uso da TDR

The determination of soil moisture is very important because it is the property with the most influence on the dielectric constant of the medium. Time-domain reflectometry (TDR) is an indirect technique used to estimate the water content of the soil (?) based on its dielectric constant (Ka). Like any other technique, it has advantages and disadvantages. Among the major disadvantages is the need for calibration, which requires consideration of the soil characteristics. This study aimed to perform the calibration of a TDR100 device to estimate the volumetric water content of four horizons of a Yellow Argisol. Calibration was performed under laboratory conditions using disturbed soil samples contained in PVC columns. The three rods of the handcrafted probes were vertically installed in the soil columns. Weight measurements with digital scales and daily readings of the dielectric constant with the TDR device were taken. For all soil horizons evaluated, the best fits between the dielectric constant and the volumetric water content were related to the cubic polynomial model. The Ledieu model overestimated by approximately 68 % the volumetric water content in the A and AB horizons, and underestimating by 69 % in Bt2, in relation to volumetric water content obtained by gravimetry. The underestimation by linear, Topp, Roth, and Malicki models ranged from 50 % to 85 % for all horizons.

A reflectometria no domínio do tempo (Time Domain Reflectometry, TDR) é uma técnica indireta usada para estimar o conteúdo de água do solo (?) em função da constante dielétrica (Ka). As vantagens do uso desta técnica são, no entanto, requer calibração específica para cada tipo de solo. Neste estudo objetivou-se realizar a calibração de modelos para estimar a umidade volumétrica de quatro horizontes de um Argissolo Amarelo com uso da TDR. A calibração foi realizada em condições de laboratório utilizando amostras deformadas do solo em estudo, acondicionadas em colunas de PVC. As sondas fabricadas artesanalmente com três hastes foram instaladas verticalmente nas colunas de solo. Foram realizadas pesagens com balança de precisão e leituras diárias da constante dielétrica com o equipamento TDR. Os modelos polinomial cúbico e linear foram os que apresentaram melhor ajuste aos dados de umidade observados. Os modelos de Topp et al. (1980), Ledieu et al. (1986), Malicki et al. (1996) e Roth et al. (1990) superestimaram em aproximadamente 15% as médias de umidade nos horizontes A e AB e subestimam em aproximadamente 18% no Bt2. No horizonte Bt1 todos os modelos foram semelhantes entre si.

Models for moisture estimation in different horizons of yellow argisol using TDR / Modelos para estimativa da umidade em diferentes horizontes de argissolo amarelo com uso da TDR

The determination of soil moisture is very important because it is the property with the most influence on the dielectric constant of the medium. Time-domain reflectometry (TDR) is an indirect technique used to estimate the water content of the soil (?) based on its dielectric constant (Ka). Like any other technique, it has advantages and disadvantages. Among the major disadvantages is the need for calibration, which requires consideration of the soil characteristics. This study aimed to perform the calibration of a TDR100 device to estimate the volumetric water content of four horizons of a Yellow Argisol. Calibration was performed under laboratory conditions using disturbed soil samples contained in PVC columns. The three rods of the handcrafted probes were vertically installed in the soil columns. Weight measurements with digital scales and daily readings of the dielectric constant with the TDR device were taken. For all soil horizons evaluated, the best fits between the dielectric constant and the volumetric water content were related to the cubic polynomial model. The Ledieu model overestimated by approximately 68 % the volumetric water content in the A and AB horizons, and underestimating by 69 % in Bt2, in relation to volumetric water content obtained by gravimetry. The underestimation by linear, Topp, Roth, and Malicki models ranged from 50 % to 85 % for all horizons.

A reflectometria no domínio do tempo (Time Domain Reflectometry, TDR) é uma técnica indireta usada para estimar o conteúdo de água do solo (?) em função da constante dielétrica (Ka). As vantagens do uso desta técnica são, no entanto, requer calibração específica para cada tipo de solo. Neste estudo objetivou-se realizar a calibração de modelos para estimar a umidade volumétrica de quatro horizontes de um Argissolo Amarelo com uso da TDR. A calibração foi realizada em condições de laboratório utilizando amostras deformadas do solo em estudo, acondicionadas em colunas de PVC. As sondas fabricadas artesanalmente com três hastes foram instaladas verticalmente nas colunas de solo. Foram realizadas pesagens com balança de precisão e leituras diárias da constante dielétrica com o equipamento TDR. Os modelos polinomial cúbico e linear foram os que apresentaram melhor ajuste aos dados de umidade observados. Os modelos de Topp et al. (1980), Ledieu et al. (1986), Malicki et al. (1996) e Roth et al. (1990) superestimaram em aproximadamente 15% as médias de umidade nos horizontes A e AB e subestimam em aproximadamente 18% no Bt2. No horizonte Bt1 todos os modelos foram semelhantes entre si.