Field evaluation of TDR multilevel probe for soil water content measurement.

Das várias proposições para a determinação da umidade do solo, a técnica da reflectometria no domínio do tempo (TDR) vem despertando bastante interesse, pois apresenta características desejáveis, como a mensuração em tempo real e a possibilidade de leituras automatizadas. Por outro lado, além do custo elevado dos equipamentos, este método ainda apresenta necessidade de calibração. O desempenho no campo também carece ser mais bem estudado. Com o objetivo de avaliar a performance de um equipamento de TDR com sondas segmentadas em condições de campo, utilizando como método de referência a tensiometria, foram conduzidos experimentos em dois períodos de anos consecutivos, com a coleta de valores da umidade do solo e da respectiva leitura do TDR, em 48 baterias compostas de uma haste de TDR de cinco segmentos e um tensiômetro para cada segmento, dispostas em uma transeção em um Latossolo Vermelho-amarelo no campus da ESALQ/USP em Piracicaba/SP. Embora trabalhosa, a tensiometria mostrou-se suficiente como método de referência para a umidade no campo, pois sua metodologia é bem estabelecida e seu funcionamento não influencia nem é influenciado pelo TDR. As umidades observadas, obtidas a partir do potencial matricial e das curvas de retenção, mostraram padrão de variação semelhante entre os dois períodos, ao contrário das leituras do TDR, que exibiram médias e amplitudes pouco correspondentes entre os pontos num período e noutro. A correlação entre a umidade e a leitura do TDR foi em geral bastante reduzida e quanto mais restrito o conjunto analisado, como por haste ou segmentos, melhores resultados foram obtidos. As curvas de calibração mostraram grande variabilidade entre segmentos, tanto para o coeficiente de determinação como para o padrão da resposta, expresso pelo coeficiente angular das retas. Ajustes efetuados com os dados agrupados por haste ou por camada exibiram aumento da dispersão e forte diminuição do coeficiente de determinação. As retas de calibração também exibiram padrões diferenciados entre os períodos e ajustes com os dados dos dois conjuntos mostraram-se em geral ruins. Não foi possível identificar nenhum padrão para as variações da calibração ao longo da transeção, para algumas camadas houve indícios de dependência espacial, mas nenhuma relação definida com os atributos físicos determinados foi encontrada. Os resultados deste trabalho vêm complementar outros estudos reportados na literatura, mostrando que a aplicabilidade deste modelo de TDR segmentado é praticamente inviável, pois as variações da resposta do TDR são muito grandes entre as várias hastes ou mesmo entre segmentos de uma mesma haste, ou ainda entre os dois períodos. O trabalho também mostra a importância de estudos no campo para a validação de novos métodos ou equipamentos de determinação da umidade do solo.Among many methods to assess soil water content, time domain reflectometry (TDR) is of recent interest due to its many desirable features as real-time method allowing automation. On the other hand, the equipment is expensive and needs calibration. More studies about its field performance are also required. With the objective of evaluating a TDR device with multilevel probes at field conditions, using tensiometry as reference method for soil water content, two experiments were conducted in consecutives years, by collecting values of soil water content and the respective TDR response in 48 batteries, that were made up of a TDR probe with 5 segments and a tensiometer for each segment, installed in a Red-yellow Oxisol (Hapludox) at the ESALQ/USP campus in Piracicaba/SP - Brasil. Although laborious, tensiometry showed to be a good reference to assess soil water content, because its methodology is well established and its functioning does not influence nor is influenced by the TDR. Soil water content obtained by matric potential and retention curves showed similar patterns in both periods, contrasting with TDR response that did not exhibit correspondence for average or range of measures between periods. The correlation between soil water content and TDR response was in general very small, and smaller data sets, per probes or per segment, showed better correlations. The calibration curves showed much variability among segments, both for the determination indexes and the response pattern. Data fitting per probe or level showed increased dispersion and strong reduction for determination indexes. Calibration also showed different patterns between periods and fitting with data from both periods were in general bad. It was not possible to identify tendencies for variations of calibration along the transect, nor correlation with offer soil attributes. These results complement other studies reported in the literature, showing that this type of probe is hard to be used, due the high variations among probes or even among segments of one probe, besides of variations in time. The importance of field studies for validation of new methods or devices for soil water content measurements are also presented