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http://ri.ufmt.br/handle/1/3449
Tipo documento: | Tese |
Título: | Análogo hídrico-elétrico do caule de Phaseolus vulgaris L. com capacitância hídrica variável |
Autor(es): | Lima, Luis Philippe de Arruda |
Orientador(a): | Gaio, Denilton Carlos |
Membro da Banca: | Gaio, Denilton Carlos |
Membro da Banca: | Paulo, Sérgio Roberto de |
Membro da Banca: | Musis, Carlo Ralph de |
Membro da Banca: | Dalmagro, Higo José |
Membro da Banca: | Novais, Jonathan Willian Zangeski |
Resumo : | No contexto da analogia hídrico-elétrica, as capacitâncias hídricas são tratadas como constantes em todo o contínuo Solo-Planta-Atmosfera (SPA). Em especial, sobre o caule, resultados de estudos experimentais que investigaram a dinâmica de armazenamento de água indicam que há variações em relação ao tempo nesse estoque e no potencial hídrico do xilema, o que pode vir a influenciar nos valores finais de capacitância. Dessa forma, com intuito de aprimorar o desempenho dos análogos hídrico-elétricos, este trabalho teve como objetivo desenvolver em ambiente QUCS (Simulador de Circuito Totalmente Universal) um circuito elétrico análogo à capacitância hídrica variável do caule de Phaseolus vulgaris L. Para isso, utilizou-se um dispositivo não linear definido por equação (EDD), no qual o volume foi expandido por uma função polinomial e a capacitância foi definida como uma função da variação do potencial hídrico no caule. Para calibração do modelo desenvolveu-se um experimento com lisímetros de pesagem adaptados para plantas de pequeno porte com intuito de obter dados de fluxo hídrico volumétrico e de quantidade de água armazenada no caule de plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.). Para o desenvolvimento do modelo foram construídos 3 diferentes cenários in silico com módulos denominados PVS (Sistema Elemento de Vaso-Parênquima); o 1°, para a simulação da capacitância hídrica variável; o 2º, para a simulação do fluxo hídrico volumétrico; o 3º, para a simulação e avaliação da cavitação. Obteve-se um comportamento oscilatório para a capacitância hídrica do caule, que para a planta pode ser um dos reflexos da variação do diâmetro do caule, que está relacionada com as diferenças entre as taxas de transpiração e de absorção de água pela raiz. Para o fluxo hídrico volumétrico, verificou-se uma alta correlação entre os dados simulados e experimentais ( de Spearman igual a 0,99), com 17% de erro percentual médio absoluto (EPMA) e 8,75x10-11 m³ s-1 de erro médio absoluto (EMA). Quanto à a análise da cavitação, para um mesmo valor de PLC (perda de condutividade hidráulica do xilema), os diferentes caminhos de passagem de água interferiram os valores finais dos fluxos, o que pode significar uma dependência entre o fluxo hídrico no xilema com a geometria da rota de água decorrente das embolias nas células. Os resultados obtidos neste trabalho se assemelham com os obtidos pela literatura e potencializam a utilização da modelagem análoga hídrico-elétrica como uma técnica eficiente no estudo da dinâmica hídrica no caule. |
Resumo em lingua estrangeira: | In the context of the hydric-electric analogy, hydrics capacitances are treated as constant throughout the soil-plant-atmosphere continuum (SPAC). In particular, on the stem, results from experimental studies that investigated the water storage dynamics indicate that there are variations in time in this stock and in the xylem water potential, which may influence the final capacitance values. Thus, in order to improve the performance of the hydric-electric analogues, this work had the objective of developing an electric circuit analogous to the variable hydric capacitance of the stem of Phaseolus vulgaris L. in the software QUCS (Quit Universal Circuit Simulator). For this, a non-linear device defined by equation (EDD) was used, in which the volume was expanded by a polynomial function and the capacitance defined as a function of the hydric potential variation in the stem. To calibrate the model, an experiment with weighing lysimeters adapted to small plants was developed to obtain volumetric flow data and amount of water stored in the bean stem (Phaseolus vulgaris L.). For the development of the model 3 different in silico scenarios were built with modules called PVS (Parenchyma-Vessel Element System); the first, for the simulation of variable hydric capacitance; the second, for simulate the volumetric flow of water; the third, for simulation and evaluation of cavitation. Oscillatory behavior was obtained for stem hydric capacitance, which for the plant may be one of the reflexes of stem diameter variation, which is related to the differences between transpiration and absorption rates of water at the root. For volumetric water flow, there was a high correlation between simulated and experimental data (Spearman's correlation = 0.99), with a mean absolute percentage error of 17% (MAPE) and a mean absolute error of 8.75x10-11 m³ s-1 (MAE). As for the cavitation analysis, for one same PLC value (Percentage Loss in Conductivity) the different water crossing paths interfered the final values of the flows, which may mean a dependence between the water flow in the xylem and geometry of the water pathway due to cell embolism. The results obtained in this work are similar to those obtained in the literature and potentiate the use of hydric-electric modeling as an efficient technique in the study on stem hydric dynamics. |
Palavra-chave: | Capacitor hídrico variável Modelagem no QUCS Dispositivo hídrico do caule Analogia elétrica de plantas |
Palavra-chave em lingua estrangeira: | Variable hydric capacitor Modeling in QUCS Stem hydric device Electrical analog of plants |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Mato Grosso |
Sigla da instituição: | UFMT CUC - Cuiabá |
Departamento: | Instituto de Física (IF) |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental |
Referência: | LIMA, Luis Philippe de Arruda. Análogo hídrico-elétrico do caule de Phaseolus vulgaris L. com capacitância hídrica variável. 2020. 75 f. Tese (Doutorado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2020. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://ri.ufmt.br/handle/1/3449 |
Data defesa documento: | 11-Nov-2020 |
Aparece na(s) coleção(ções): | CUC - IF - PPGFA - Teses de doutorado |
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