Uso de diferentes metodologias na geração de funções de pedotransferencia para a retenção de água em solos do Rio Grande do Sul
Abstract
Estudos que envolvem a dinâmica da água no sistema solo-planta-atmosfera tais
como disponibilidade de água as culturas, infiltração, drenagem e movimento de solutos no
solo, necessitam do conhecimento da relação entre o conteúdo de água no solo e o
potencial matricial, representada pela curva de retenção de água. No entanto, sua execução
é laboriosa, demanda considerável tempo e custos. Uma alternativa é sua estimativa através
de equações estatísticas denominadas Funções de Pedotransferência (FPTs). O objetivo
deste estudo foi gerar FPTs para as diferentes classes de solos do Estado do Rio Grande do
Sul, por meio de metodologias de predição. Para desenvolver o trabalho foram utilizados
dados, disponíveis na literatura, com valores de características físico-hídricas e
mineralógicas, de solos do Estado, para estimar valores de umidade de solo, sob diferentes
tensões. De posse do banco de dados foi realizado a subdivisão do mesmo, nas diferentes
classes texturais identificada no Estado, na tentativa de melhorar a capacidade preditiva das
pedofunções, formando subconjuntos mais homogêneos. O desenvolvimento das FPTs foi a
partir de dois métodos de modelagem: (i) regressão linear múltipla (RLM) e (ii) redes neurais
artificiais (RNAs). Para o desenvolvimento das FPTs pela primeira metodologia, foi utilizada
a opção stepwise (SAS, 1997). As FPTs geradas a partir de RNAs, foram implementadas
através do perceptron multicamadas com algoritmo backpropagation e otimização
Levenberg-Marquardt. As redes foram treinadas variando-se o número de neurônios na
camada de entrada e número de neurônios na camada escondida. A variável de saída foi
conteúdo de água no solo nos potenciais matriciais de 0, -6, -10, -33, -100, -500 e -1500
kPa. Para cada arquitetura, a rede foi treinada diversas vezes, escolhendo-se no final do
treinamento a arquitetura com menor erro relativo médio e menor variância em relação aos
dados de validação. A eficiência das FPTs foram analisadas graficamente pela relação 1:1,
entre os dados estimados versus os observados e, por meio dos seguintes indicadores
estatísticos: coeficiente de correlação (r); índice de concordância de Wilmont (c);
coeficiente de determinação (R2) e índice de desempenho (id). Os resultados mostraram
que quanto mais homogêneos são os dados das variáveis que compõem as FPTs, maior é
a precisão na estimativa da retenção de água no solo, pelas mesmas. As redes de
arquitetura formada por 4 entradas, apresentaram elevada precisão na estimativa das
variáveis. As FPTs desenvolvidas por RNAs superaram a capacidade preditiva do método
padrão (RLM). Deste modo, a estimativa da curva de retenção de água no solo, por meio
das RNAs treinadas por classes texturais, apresenta-se como um subsídio as técnicas
adotadas na agricultura irrigada.
Palavras-chave: Pedofunções. Umidade do solo. Potencial matricial. Inteligência artificial