11. Sistemas de rega sob pressão: eficiência, polivalência
11.3 Polivalência dos sistemas de rega
11.3.2 Águas não convencionais
11.3.2.1 Águas salinas
Segundo Beltrão e Ben Asher (1997a), o coeficiente de emurchecimento não é uma constante de humidade do solo, mas é também afectado pela concentração de sal no solo; quanto maior for a concentração de sal na solução do solo, maior será o pressão osmótica. Isto significa que a cultura murcha a teores de água do solo mais elevados, ou alternativamente, quanto maior for a concentração salina da solução do solo, maior será o teor e água do solo ao coeficiente de emurchecimento, e menor será a capaci- dade utilizável do solo para a água.
CASO 2 - Sem lixiviação na zona radicular, a eq. (5) tomará a seguinte forma
θwp(Ψm+ Ψ0)2= (ci. θfc) . (cd -1
) (8)
A componente-chave do sistema dinâmico SPAC (soil-plant- atmosphere continuum) é a solução do solo (Fig. 5). O teor em água e iões varia dinamicamente na solução, e é afectado por um grande número de processos, dos quais salienta-se a: Evapotranspiração - quanto maior for a água transferida da planta e do solo para a atmosfera, por transpiração e evaporação, maior será a concentração de sais no solo; Absorção de iões pela planta intensa absorção de minerais do solo é acompanhado pela redução da salinidade do solo.
Fig. 5 - Representação esquemática do sistema "solução do solo" (Beltrão, 1993)
O balanço salino do solo para as culturas regadas, que inclui todos os inputs, outputs e os termos de acumulação para dentro e para fora da zona radicular é dado pela seguinte equação:
INPUT = OUTPUT + ACUMULAÇÃO (9a) Sr + Si + Sg + Sl + Sf = Sd + Sp + Sc + ∆Sa + ∆Ss (9b) em que
Sr - Sal fornecido pela água das chuvas Sd - Sal removido pela água de drenagem Que as concentrações de sal na água de rega e na água de
drenagem, respectivamente ci e cd, estão em equilíbrio, o teor de água do solo ao coeficiente de emurchecimento, será obtido por:
θwp(Ψm+ Ψ0) = θwp(Ψm) + ∆θwp(Ψ0) (3)
em que
θwp(Ψm+ Ψ0) é a soma do teor de água do solo ao coeficiente
de emurchecimento não salino
θwp(Ψm), mais o aumento do teor de água ∆θwp(Ψ0) devido
à salinidade.
Dois casos terão que ser considerados:
CASO 1 - Com lixiviação na zona radicular, a eq. (5) tomará a seguinte forma θwp(Ψ0)1= {[ci- (L . Dr -1 )] . θfc} . [cd - (L . Dr -1 )]-1 (4) sendo L = (Qi- A . ETa) . cd. Vs -1 (5) e Dr= Qi. Vs -1 (6) e quando a fracção de lixiviação for considerada
ETa = (Qi- Qd) A -1
(7) em que
ci cd são as concentrações de sal na água de rega e na água de drenagem, respectivamente (kg m-3);
θfc é o teor volumétrico da água do solo; à capacidade de
campo (m3água . m-3soil);
L é a taxa de lixiviação (kg sal d-1);
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A necessidade de lixiviação do solo é definida pela eq. 10, como se segue:
Qil= [Cd / (Cd - Ci)]. A. Eta (10)
Em que :
Qil- Volume de água de rega, satisfazendo simultanea-
mente o consumo de água da cultura e as necessidades e lixiviação (m3);
A - Área da parcela (m2)
ETa - Evapotranspiração real da cultura (m)
Partindo de dados reais, MAAS & HOFFMAN (1977) encon- traram entre a salinidade do solo e a produção das culturas uma relação linear, que se pode expressar pela seguinte fórmula:
Y = 100 - b (CE - a) (11)
em que:
Y- produção relativa da cultura (%);
CEs - salinidade do solo ou da água, expressa em condutivi- dade eléctrica do extracto de saturação do solo ou da água (dS.m-1);
a - valor limiar de salinidade (dS.m-1) a partir do qual
decresce a produção, a que se chama tolerância; b - percentagem de decréscimo de produção por unidade
de acréscimo de salinidade, a que se chama sensibili- dade, e que é definida por
b = dY / dCE (12)
As técnicas convencionais de combate e controlo do processo de salinização pode ser caracterizado por quatro gerações:
1) Problema da contaminação da zona radicular pela lixi- viação do solo (que pode ocorrer em duas situações - quando há um horizonte impermeável, os sais concen- tram-se acima deste horizonte; por outro lado, quando não existe horizonte impermeável, pode haver contami- nação dos aquíferos,
2) Uso de rega gota a gota subterrânea - grande economia de água, e portanto menos sais dissolvidos serão adicio- nados, mas pode continuar a haver problemas da conta- minação das águas subterrâneas, devido à precipitação natural ou à lixiviação artificial;
3) O aumento da fertilização aumenta a tolerância (Beltrão et al., 1993) à salinidade (contudo a sensibili- dade à salinidade também aumenta), mas a contami- nação será aumentada devido aos fertilizantes adicio- nados (Beltrão et al. 1997);
4) Culturas tolerantes à salinidade - esta técnica é muito útil para as plantas, mas não resolve o problema da
contaminação solo e das águas subterrâneas. Resposta da alface aos efeitos combinados da salinidade da água de rega com (N1 - 15 g de NH4NO3por planta) e sem
fertilização azotada (N0), de acordo com o modelo de Maas e Hoffman (1977) e com Beltrão et al. (2002a). De acordo com a eq. 11 mostra que a tolerância (a) para N0 é menor que para N1, o que significa que a produção relativa (%) se mantém constante a 100 % até 20 g de NaCl planta-1para N0, e cerca de 40 g de NaCl planta-1
para N1. Por outro lado, a sensibilidade (b), isto é, a taxa de redução de produção relativa por aumento de unidade de salinidade, é maior para NO do que para N1; portanto, para maiores valores da tolerância, a produção relativa diminui de cerca de 5 % por cada aumento de 10 g de NaCl planta-1, sendo de 10 % a redução para o nível N1.
Salinidade acumulada (g NaCl planta-1)
Fig. 6 - Resposta da alface aos efeitos combinados da salinidade da água de rega com (N1 - 15 g de NH4NO3por planta) e sem
fertilização azotada (N0), de acordo com o modelo de Maas e Hoffman (1977) e com Beltrão et al. (2002).
O processo de salinização do solo pode ser dividido nas seguintes fases (Beltrão, 1992):
1 - Origem dos sais (sais locais e sais transportados) 2 - Transporte (água e vento)
a) Água - Infiltração descendente (rega e linhas de água) Infiltração ascendente (toalha freática e água do mar) b) Vento
3) - Acumulação no solo (causas naturais e actividades humanas)
a) Causas naturais - sem lixiviação - sem técnicas ambientalmente limpas - evaporação
b) Actividades humanas - Compactação do solo e formação de impermes
- Elevação do nível da toalha freática
- Rega imprópria (uso de água salina mal aplicada)
11.3.2.2 Águas residuais
É habitual classificar as águas residuais de acordo com a sua origem, conforme é apresentado no QUADRO n.º 3 (Gamito, 1998).
QUADRO 3 - CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUAIS DE ACORDO COM A SUA ORIGEM (Gamito, 1998)
Podemos dividir os problemas ambientais que possam surgir em três tipos: microorganismos patogénicos (principal- mente nas águas residuais urbanas), salinidade (comum a todas as águas residuais) e metais pesados (principalmente nas águas residuais industriais). Em relação a estes problemas, a legislação portuguesa (QUADRO 4) admite a reutilização de águas residuais adequadamente tratadas para grande parte das culturas (Decreto-Lei nº 236/98), faltando-lhe todavia critérios mais específicos de qualidade microbio- lógica e também critérios em relação aos sistemas de rega utilizados e características dos solos a regar e salinidade. Em Portugal, verificam-se maiores problemas de salini-
zação nas zonas mais áridas (como o Alentejo e o Algarve) e costeiras, em virtude de a água nestas regiões ser limitada. Este problema é intensificado devido à intrusão da água do mar que resulta da redução dos níveis freáticos dos aquíferos, quando a taxa de bombeamento excede a taxa de recarga, tornando as águas subterrâneas mais salinas. Estas águas de pior qualidade têm repercussões negativas nas produções das culturas regadas (Ben Asher et al., 2002).
A única maneira para controlar o processo de salinização e de manter a sustentabilidade dos espaços verdes e dos campos agrícolas é combater a salinização através de técnicas limpas e ambientalmente seguras, como se segue:
1) Uso de espécies que removem o sal do solo (Beltrão et al., 2001; Cuartero et al., 2002);
2) Uso de espécies tolerantes à sede;
3) Redução da aplicação de sal através de menores dotações de água residual;
4) Reutilização de limite mínimo de dotação de água residual suficiente para obtenção de uma boa aparência visual dos espaços verdes (Costa et al., 2002).
A Fig. 7 mostra as percentagens médias, desvios padrão e resultados do teste Dunnett T3, de Cl - em folhas dos relvados - agrostis, "kikuyugrass", bermuda regada e bermuda de sequeiro (Costa, 2003), mostrando assim a capacidade de remoção de sal (ião Cl-) de diferentes cultivares de relvas.
Sistemas de Rega sob Pressão: Eficiência, Polivalência e Economia
1 1,5 2 2,5 P er ce n ta g em d e C l - a CLASSIFICAÇÃO ORIGEM ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS
- Habitações domésticas (higiene e cozinha) - Restaurantes e comércios
- Serviços
- Infiltrações subterrâneas - Ligações e descargas clandestinas - Matadouros
- Cantinas
- Transformadoras de produtos alimentares - Fábricas - Transformadoras de petróleo - Hospitais e laboratórios - Adegas e lagares - Hidroculturas - Pecuária (chorumes) INDUSTRIAIS AGRÍCOLAS
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Para o caso de problemas de salinidade, os aspectos mais importantes referiram-se na alínea 11.2.2.1.
Através da literatura disponível, com vista a evitar problemas de contaminação, sugerem-se que se verifiquem as seguintes medidas:
a) Profundidade mínima da toalha freática (Beltrão et al., 1996b):
1) Sistema de rega gota a gota superficial -1.5 m
2) Sistema de rega gota a gota enterrada ou miniaspersão - 2 m 3) Sistema de rega por aspersão - 3 m
4) Sistema de rega por gravidade - 5 m
Estes valores poderão ser diminuídos de 20 %, para texturas e teores de água do solo (potencial mátrico do solo) mais favoráveis.
b) Distância mínima a zonas urbanas
1) Velocidade do vento durante a rega superior a 2 m s-1
Rega por aspersão - 500 m (Beltrão, 1976; Oron & Beltrão, 1993)
Rega por miniaspersão 100 m
2) Velocidade do vento durante a rega inferior a 2m s-1
Rega por aspersão - 200 m Rega por miniaspersão - 50 3) Calma - sem vento durante a rega
Rega por aspersão - 100 m Rega por miniaspersão - 20 m
c) Identificação do local regado com águas residuais depuradas 1) Estes locais deverão estar identificados com a desig-
nação "Água não potável".
2) Sempre que haja problemas de poluição na região, no local de recepção dos efluentes, nas respectivas bacias de recepção e/ou no equilíbrio ecológico do meio, deverá essa região passar a ser classificada Zona Poluída, devendo a mesma ser identificada com sinais inerentes aos perigos em causa.
d) Profundidade de rega com água residual depurada, máxima aconselhável, para valores de profundidades da toalha freática superiores a 5,00 m:
Espécies herbácias - 1,00 m Árvores de fruto - 1,50 m Floresta - 2.00 m
Como foi dito, a legislação portuguesa (QUADRO 4) admite a reutilização de águas residuais adequadamente tratadas para grande parte das culturas (Decreto-Lei nº 236/98), faltando-lhe todavia critérios mais específicos de qualidade microbiológica e também critérios em relação aos sistemas de rega utilizados e características dos solos a regar e salinidade.
Verifica-se que as regiões mais a sul de Portugal (Alentejo e Algarve) são as de maiores necessidades hídricas, sendo, por isso a reutilização de águas residuais já utilizada, com crescente desenvolvimento a partir de 1987 através do pro- grama PEDAP (Marecos do Monte, 1996). Contudo destas regiões, é o Algarve que possui maiores necessidades hídri- cas mais elevadas durante o Verão, devido ao elevado fluxo turístico que se verifica nesta época, acrescido pelo elevado número existente de campos de golf e explorações hortofrutícolas. Esta reutilização das águas residuais tratadas na rega será muito mais interessante nesta região, principalmente nos pomares e vinhas (rega gota a gota e miniaspersão) e nos campos de golf (rega por aspersão), aonde já se nota a sua reutilização.
Em Portugal a reutilização de águas residuais tem sido quase exclusivamente efectuada na rega de espaços verdes (parques, jardins, campos de golfe e de outros desportos), estufas, pomares e vinhas, culturas hortícolas e outras de consumo humano, culturas industriais, forragens e viveiros). Contudo, a reutilização das águas residuais tratadas poderia estender-se também a usos residenciais (sistemas de ar condicionado, lavagem do automóvel, jardim privado, autoclismos), usos urbanos (lavagem das ruas, combate a incêndios, fontes decorativas), usos indus- triais (refrigeração), usos florestais (combate a incêndios, descargas na floresta), e à recarga de aquíferos.
Alumínio Arsénio Bário Berílio Bicarbonatos Boro Cádmio Chumbo Cloretos Cobalto Cobre Crómio Estanho Ferro Flúor Lítio Manganésio Mercúrio Molibdénio Níquel Nitratos Nitritos Salinidade Selénio Sulfatos Vanádio Zinco pH
Os estudos a efectuar com a rega com águas residuais têm normalmente dois objectivos: O primeiro relaciona-se com os níveis de contaminação provocada por essas águas no solo, linhas de água receptoras e nas culturas com elas regadas para os diferentes sistemas de rega. O segundo objectivo relaciona-se com a resposta da produção e cresci- mento das culturas à rega com águas residuais, incluindo além da componente água (Asano, 1998), a componente fertilizante (Costa et al.,2002).
A rega por aspersão com águas residuais é aplicada princi- palmente no Algarve, em campos de golfe. Inicialmente, a rega era efectuada apenas em viveiros de relva e em zonas vedadas aos golfistas, como prevenção à contaminação. Contudo, com a adopção de tratamentos terciários adequados e, principalmente, com a aplicação das radiações ultravio- letas e dos modernos filtros, nomeadamente membranas, o nível de concentração patogénica é de tal modo baixa, que não é de prever a contaminação das relvas.
Os problemas causados pelos sistemas de rega não conven- cional, (nomeadamente os relacionados com reutilização de águas residuais) poderão ser estudados, recorrendo a modelos de simulação, respectivamente, para aspectos de contaminação ambiental (Beltrão et al., 2002 b) e para aspectos económicos (Penkova et al., 2002).
Em relação às águas residuais agrícolas, os chorumes são utilizados, juntamente com os dejectos sólidos triturados das instalações pecuárias, sendo distribuídos no solo através de aspersores especiais, que possuem agulhetas de maior diâmetro e em borracha para permitirem mais facil- mente a passagem de matérias sólidas. Dado o seu pobre teor em fósforo em relação aos restantes macronutrientes é usual fazer a sua correcção. É evidente que os chorumes são IMPRÓPRIOS para utilização na rega localizada.
11.3.2.3 Águas de drenagem
QUADRO 4 - DECRETO-LEI NR. 236/98 (1998) Parâmetros Al As Ba Be HCO3 B Cd Pb Cl Co Cu Cr Sn Fe F Li Mn Hg Mo Ni NO3 NO2 ECw Se SO4 V Zn ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm dS/m ppm ppm ppm ppm pH 5.0 0.10 1.0 0.5 --- 0.30 0.01 5.0 70 0.05 0.20 0.10 2.0 5.0 1.0 2.5 0.20 --- 0.005 0.5 5.0 --- 1.00 0.02 575 0.10 2.0 6.5 - 8.4 20 10 --- 1.0 --- 0.75 0.05 20 --- 10 5.0 20 --- --- 15 5.8 10 --- 0.05 2.0 ---- ---- ---- 0.05 --- 1.0 10.0 4.5 - 9.0 Símbolos UnidadesQualidade das águas destinadas à rega
VMR VMA
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