Calibrated heat-pulse method for the assessment of maize water uptake

ABSTRACT

Plant water requirements are important aspects of crop production to be determined in the field, in order to judiciously manage crop water usage. Water uptake by field grown maize (Zea mays L.), under well-watered conditions was verified with the heat-pulse system. The temperature difference between two radially inserted thermocouples, one 9 mm above and the other 4 mm below a heater piercing the maize stem, was measured every 0.3 seconds following emission of a heat-pulse. Comparisons of the heat-pulse system outputs, lysimetric measurement and transpiration model estimates were monitored on an hourly and daily basis. At normal and low atmospheric demand daily and hourly values of heat-pulse outputs and lysimetric measurement showed good agreement. Hourly agreement of a modified Penman-Monteith energy balance equation estimate and heat-pulse outputs showed accordance between measurement of sap flow and the plant water-loss theory. Study of the relationship between maize canopy water loss rate and heat velocity in the stem showed that these two parameters were proportional and a calibration factor of 1.51 for full soil foliage coverage was verified.

RESUMO

A determinação a campo das necessidades hídricas de plantas é um aspecto importante da produção agrícola, para o manejo correto do uso da água pelos cultivos. A absorção de água por uma cultura de milho (Zea mays L.), cultivado a campo, em condições de não limitação hídrica, foi verificada através da técnica do pulso de calor. Após a emissão de um pulso, procedeu-se a medições, a cada 0,3 segundos, do diferencial de temperatura entre dois termopares, inseridos radialmente no caule da planta. O primeiro foi colocado 9 mm acima e o segundo 4 mm abaixo de uma fonte de calor ("heater"). Foram feitas comparações entre as medições feitas pela técnica do pulso de calor, lisímetro e estimativas da transpiração computadas em modelo, numa base horária e diária. Comparações entre medições horárias feitas pelo pulso de calor e as estimativas da transpiração, feitas pelo modelo, mostraram concordância entre a determinação da transpiração através da medição do fluxo de seiva e, estimativa, baseada em desenvolvimento teórico. A taxa da perda d’água pelo dossel e a velocidade de propagação de energia térmica no caule do milho mostraram-se fenômenos proporcionais e um fator de calibração de 1,51 foi encontrado, para condição de cobertura total do solo pela folhagem do milho.