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Tipo de Documento: Dissertação
Título : Instrumentação como suporte ao manejo racional da água na cultura da alface irrigada
Autor : Santos, Thiago Luiz dos
Fecha de publicación : 30-ago-2022
Director(a): Sousa, Inajá Francisco de
Co-Director(a): Brito, Marcos Eric Barbosa
Resumen: A demanda por água excede a sua disponibilidade natural, notadamente em regiões semiáridas, já que é um recurso limitado sendo tal demanda cada dia maior em virtude do crescimento populacional e econômico, sendo a agricultura irrigada a principal consumidora do recurso. Deste modo, tornam-se necessárias melhorias na eficiência no uso da água, o que pode ser alcançada por meio do monitoramento da umidade do solo a partir de sistemas de baixo custo e fácil manuseio. Diante do exposto, o objetivo geral desta pesquisa foi empregar microcontroladores associados a sensores de umidade do solo, vazão e volume de água, para o manejo da irrigação na cultura da alface (Lactuca sativa L.) no município de Nossa Senhora da Glória, região de clima semiárido, no Estado de Sergipe, como ferramenta de suporte à otimização do uso da água irrigada na agricultura familiar. O sistema é composto por sistema SCADA, módulos conversores USB/RS-485 e RS-485/TTL, microcontrolador Arduino, sensores de umidade HD-38, sensor de vazão/volume YF-S201, regulador de tensão step-down Lm2596 e cabo de rede par trançado 24AWG. O sistema conseguiu atender os objetivos ao monitorar as variáveis de umidade do solo, volume acumulado e o funcionamento da rede (scan) e, em conjunto com o sistema SCADA, possibilitou maior organização e tratamento dos dados através de análises e comparações gráficas. Foram analisadas as características do solo (textura e curva de retenção hídrica) para então proceder com a calibração dos sensores. Para a calibração do sensor de umidade, foi adotado o método gravimétrico direto (padrão estufa) para a determinação da umidade, cujos resultados foram comparados com os fornecidos pelos sensores. Com os dados de umidade e do sinal analógico, foram construídas curvas de calibração, por meio de interpolação linear. Os modelos quadráticos obtidos para a estimativa da umidade em solos da região foram considerados significativos ao nível de 95% de probabilidade, representando adequadamente a relação entre as variáveis umidade do solo e a resposta do sensor resistivo, em termos de sinal analógico de saída. Os dois ciclos de cultivo tiveram duração de 60 dias, entre a semeadura, transplantio e colheita. O sistema de irrigação utilizado foi localizado por gotejamento por gravidade. As lâminas de irrigação foram aplicadas usando um delineamento experimental em faixas. A cultura da alface respondeu significativamente a todas as lâminas aplicadas no primeiro ciclo, sendo a lâmina de 480 mm a que apresentou os melhores resultados para as variáveis analisadas: massa fresca da planta, massa fresca da parte aérea, diâmetro da cabeça da alface, índice SPAD, clorofila, massa seca da raiz, massa seca da parte aérea, diâmetro do caule e número de folhas. Houve maior consumo de água no segundo ciclo, quando a irrigação aconteceu com base nas informações do sistema, no entanto, apresentou aumento significativo no número de folhas por planta, característica importante comercialmente. Sendo assim, a inserção de um sistema que monitore a umidade do solo e equipamentos que possam gerar informações com acurácia e de baixo custo, auxiliarão a agricultura familiar a desempenhar um papel socioeconômico e cultural, buscando fortalecer a interação do homem com o meio ambiente, adequando-a a um modelo sustentável, com a aplicação de tecnologia disruptiva no manejo da irrigação.
Resumen : The demand for water exceeds its natural availability, notably in semi-arid regions, since it is a limited resource and such demand is increasing every day due to population and economic growth, with irrigated agriculture being the main consumer of the resource. Thus, improvements in water use efficiency become necessary, which can be achieved by monitoring soil moisture from low-cost and easy-to-handle systems. So, this research aims to employ microcontrollers associated with sensors of soil moisture, flow and water volume, for irrigation management in lettuce (Lactuca sativa L.) in the municipality of Nossa Senhora da Glória, region of semi-arid climate, in the State of Sergipe, as a support tool for optimizing the use of irrigated water in family farming. The system consists of a SCADA system, USB/RS-485 and RS-485/TTL converter modules, Arduino microcontroller, HD-38 humidity sensors, YF-S201 flow/volume sensor, Lm2596 step-down voltage regulator and cable 24AWG twisted pair network. The system was able to meet the objectives by monitoring the variables of soil moisture, accumulated volume and the operation of the network (scan) and, together with the SCADA system, allowed greater organization and treatment of data through analysis and graphical comparisons. Soil characteristics (texture and water retention curve) were analyzed to then proceed with the calibration of the sensors. For the calibration of the humidity sensor, the direct gravimetric method (stove standard) was adopted to determine the humidity, whose results were compared with those provided by the sensors. With the humidity data and the analog signal, calibration curves were constructed using linear interpolation. The quadratic models obtained to estimate soil moisture in the region were considered significant at the 95% probability level, adequately representing the relationship between the soil moisture variables and the resistive sensor response, in terms of analog output signal. The two cultivation cycles lasted 60 days, between sowing, transplanting and harvesting. The irrigation system used was located by gravity drip. Irrigation depths were applied using a striped experimental design. The lettuce culture responded significantly to all the blades applied in the first cycle, being the blade of 480 mm the one that presented the best results for the analyzed variables: plant fresh mass, aerial part fresh mass, lettuce head diameter, SPAD index, chlorophyll, root dry mass, shoot dry mass, stem diameter and number of leaves. There was greater water consumption in the second cycle, when irrigation was based on system information, however, there was a significant increase in the number of leaves per plant, an important commercial characteristic. Thus, the insertion of a system that monitors soil moisture and equipment that can generate information with accuracy and low cost, will help family farming to play a socioeconomic and cultural role, seeking to strengthen the interaction of man with the environment, adapting it to a sustainable model, with the application of disruptive technology in irrigation management.
Palabras clave : Meio ambiente
Agricultura
Irrigação agrícola
Solos (umidade)
Manejo da irrigação
Instrumentação na agricultura
Agricultura familiar
Irrigation management
Instrumentation in agriculture
Family farming
Área CNPQ: OUTROS
Idioma : por
Institución: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Posgrado: Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente
Citación : SANTOS, Thiago Luiz dos. Instrumentação como suporte ao manejo racional da água na cultura da alface irrigada. 2022. 105 f. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2022.
URI : https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/19808
Aparece en las colecciones: Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente

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