Modelagem da retenção de água em solos sob clima subtropical usando funções de pedotransferência e redes neurais artificiais
Abstract
As funções de pedotransferência (FPTs) surgem como uma alternativa para estimar a
retenção de água no solo a partir de atributos do solo mais facilmente disponíveis nos
bancos de dados de solo. As redes neurais artificiais (RNAs) são uma ferramenta que
possibilita a geração de FPTs que melhoram esta estimativa. Portanto, o objetivo do
presente estudo foi explorar as ferramentas que permitem a avaliação e geração de FPTs
para estimar a retenção de água no solo em escala de bacia hidrográfica. Para isso, a
área de estudo selecionada foi a bacia hidrográfica Arroio Pelotas (BHAP) localizada no
sul do estado do Rio Grande do Sul. Na bacia foram estabelecidos 100 pontos amostrais
ao longo de uma transecção espacial de 25 km, nos quais se coletaram amostras de solo
na profundidade de 0-20 cm para determinação dos atributos do solo, oriundos do
trabalho de dissertação da Luciana Oliveira e atributos topográficos. Assim, obtiveram-se
dados do teor de argila, silte e areia, densidade do solo, densidade de partículas,
macroporosidade, microporosidade, carbono orgânico, retenção de água no solo nos
potenciais 0, -1, -6, -10, -33, -100 e -1.500 kPa, elevação, aspecto, declividade, curvatura
plana, curvatura do perfil, e curvatura do terreno. O primeiro estudo foi a avaliação da
transferibilidade de FPTs desenvolvidas em outras condições climáticas na estimativa da
retenção de água no solo nos potenciais de -33 e 1.500 kPa. A escolha das melhores
FPTs foi feita de acordo com a proximidade na estimativa da taxa de variação da
evapotranspiração real, obtendo-se como melhor FPT a desenvolvida por Veerecken et
al. (1989). O segundo estudo foi a geração de uma FPT pseudo-contínua (FPT-PC)
mediante a técnica de RNAs para estimar a retenção de água no solo nos diversos
potenciais matriciais. Para isso, foi gerado um banco de dados de solo pela junção dos
dados da BHAP e 105 dados coletados em um grid na sub-bacia hidrográfica de
cabeceira Sanga Ellert/Canguçu-RS a qual está inserida na BHAP e no município de
canguçu. A técnica de random search foi usada no intuito de explorar os efeitos dos hiperparâmetros da rede, selecionar os atributos de entrada e obter um modelo que melhore
as estimativas da retenção de água no solo. O melhor conjunto de atributos de entrada
na RNA foi densidade do solo, carbono orgânico, microporosidade, argila, curvatura do
terreno e plano de curvatura do terreno. Assim, o modelo com melhor desempenho para
estimar a retenção de água no solo para o conjunto de todos os potenciais matriciais teve
a configuração de hiper-parâmetros: semente = 98,186; taxa de aprendizado = 0,2;
número de épocas = 5.000; e momento = 0.2, obtendo métricas estatísticas de
desempenho r² = 0,73; ME = 0,052 cm3 cm-3; e RMSE = 0,065 cm3 cm-3
.
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