O cálculo da pegada hídrica da cultura da soja

Para a determinação da pegada hídrica da soja (PHsoja), foi adotada a mesma

metodologia originalmente introduzida por Hoekstra (2003), e que posteriormente foi utilizada por Hoekstra e Chapagain (2008) e Hoekstra et al. (2011) para a contabilização da pegada hídrica de uma cultura e em estudos sobre uso de água de agricultura por Rost et al. (2008) e Fader et al.(2011). A pegada hídrica total (PHtotal) de uma cultura consiste na soma

das suas componentes verde, azul e cinza do processo de crescimento da cultura e é calculada para cada componente dividida pela produtividade da cultura. Assim, a PHtotal expressa a

quantidade de água envolvida dentro da produção da cultura, representando a quantidade de água, em m³, necessária para produzir uma tonelada de rendimento colhido e é calculado pela Eq.1:

(Eq. 1) em que:

PHsoja = Pegada hídrica da cultura da soja (m³ t-1);

PHverde = Pegada hídrica verde da cultura da soja (m³ t-1);

PHcinza = Pegada hídrica cinza da soja (m³ t-1).

3.2.1. A pegada hídrica verde

A pegada de água verde refere-se ao consumo de água armazenada no chão como resultado da precipitação. A água provinda da precipitação infiltra-se no solo e permanece por períodos curtos, e caso essa água seja usada pela planta é considerado como água verde.

A componente verde da pegada hídrica PHverde foi calculada com na base

evapotranspiração diária acumulada durante o ciclo completo da cultura da soja. Dessa forma, a PHverde foi obtida com base na Eq.2, envolvendo a Demanda Hídrica da Cultura verde

(DHCverde) e a produtividade da cultura da soja (Prvt) da área de estudo.

(Eq. 2)

em que:

PHsoja,verde = Pegada hídrica verde da cultura da soja (m³ t-1);

DCHverde = Demanda de água verde da cultura da soja (m³ ha-1);

Prvt = Produtividade da soja (t ha-1).

A DHCverde da componente da PHverde é relevante apenas para produtos e atividade

agrícola e florestal (grãos, madeiras, etc.), correspondendo ao total de água da chuva que sofre o processo de evapotranspiração. Assim, de acordo com a Eq. 3, seu cálculo é realizado apenas através do somatório do volume de água da precipitação, que é evapotranspirada diariamente pela cultura (ETverde), durante todo o período de cultivo, ou seja, desde o primeiro

dia de plantio (d=1) até o fim da colheita (pdc).

∑ (Eq. 3) em que:

DHCverde = Demanda de água verde da cultura da soja (m³ ha-1);

10 é o fator de conversão, que visa converter a lâmina de água proveniente da chuva em milímetros para litros de água por superfície terrestre, em m3 ha-1;

ETverde = Evapotranspiração diária de água verde (mm dia-1).

A evapotranspiração de água verde (ETverde) como o mínimo entre os valores da

evapotranspiração total da cultura (ETc), obtida através do produto entre a

evapotranspiração de referência (ETo) e o coeficiente de cultivo (Kc), e a precipitação

(Eq. 4) e se:

(Eq. 5) (Eq. 6)

3.2.2. A pegada hídrica azul

A pegada de água azul refere-se ao consumo de água azul, ou seja, água que tem origem nos rios e lagos, ou é extraída do subterrâneo, e não é derivada diretamente precipitação durante a estação de cultivo (ROST et al., 2008; FADER et al., 2011). O consumo neste caso faz referência à perda de água disponível em corpos d'água superficiais ou subterrâneos.

A componente azul da pegada hídrica da cultura da soja (PHazul) é calculada de forma

parecida com a PHverde, porém considerando o consumo diário da água aplicada na irrigação,

pela evapotranspiração da cultura (ETazul, m³ ou L), durante todo o período de cultivo

(CHAPAGAIN et al., 2011; MÜLLER, 2012). A PHazul foi obtida através da razão entre a

Demanda Hídrica da Cultura azul (DHCazul) e a produtividade dessa cultura (Prvt) conforme a

Eq. 7.

(Eq. 7)

A DHCazul é calculada através do somatório do volume de água irrigada, dada pela

equação (8), que é evapotranspirada diariamente pela cultura (ETazul, m³ ou L), durante todo o

período de cultivo do primeiro dia de plantio (d=1), ao fim da colheita (pdc).

∑ (Eq. 8)

em que

DHCazul = Demanda de água azul da cultura da soja (m³);

10 é o fator de conversão, que visa converter a lâmina de água irrigada de milímetros para litros de água por superfície terrestre, em m3/ha;

A ETazul foi calculada a partir do máximo entre a diferença da evapotranspiração

total da cultura (ETc), obtida através do produto entre a evapotranspiração de referência

(ETo) e o coeficiente de cultivo (Kc), e a precipitação efetiva (Pref), como mostra a Eq.

9:

(Eq. 9) e se:

(Eq. 10)

(Eq. 11)

3.2.3. A pegada hídrica cinza

A pegada hídrica cinza é um indicador do grau de poluição da água doce, sendo definida como o volume de água doce necessário para assimilação da carga de poluentes com base nos atuais padrões de qualidade ambiental da água. Segundo Hoekstra et al. (2011), o cálculo dessa componente da pegada hídrica, no caso deste trabalho a pegada hídrica cinza da cultura da soja, (PHsoja,cinza), é calculada pelo produto entre a taxa de aplicação por hectare dos

agroquímicos no campo (TAQ), e a fração de lixiviação/escoamento (α), dividido pela diferença entre a máxima concentração aceitável (cmax) e a concentração natural do poluente

em questão (cnat), divididas então pela produtividade da cultura (Prtv), como mostra a Eq. 12.

(Eq. 12)

em que:

α = fração de lixiviação/escoamento do fertilizante;

TAQ = taxa de aplicação por hectare do composto agroquímico em campo kg ha-1; Cmax = concentração máxima aceitável de poluentes no sistema (t m-3);

Cnat = concentração natural num corpo de água (t m-3). No caso de concentrações naturais não

conhecidas com precisão, mas estimativas que sejam baixas, admite-se que a concentração natural da massa de água receptora é nula (Cnat = 0);

Hoekstra et al. (2011) recomendam que se considere no cálculo da pegada hídrica cinza, somente o „fluxo residual‟ para os corpos d‟água, que geralmente corresponde a uma fração da aplicação total de fertilizantes (nitrogênio, fósforo etc) ou pesticidas no campo. Não sendo necessário contabilizar todos os poluentes que afetam o sistema, mas apenas aquele, poluente mais críticos que os que geram o maior volume de água após o cálculo da pegada hídrica cinza.

No caso da lavoura de soja, a fonte de poluição adotada foi o fertilizante nitrogenado, que é empregado no processo de adubação da cultura de soja. Segundo Lamond e Wesley (2001), para soja de alta produtividade, a aplicação de nitrogênio recomendada é de 22 kg.ha-

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. O valor limite aceitável dos fertilizantes nitrogenados seguiu o padrão da Resolução CONAMA 357/2005, classe 3 para águas doces que é de 10 mg L-1. Como nesta pesquisa não houve avaliações, análise e espacialização de corpos hídricos em entorno das áreas agrícolas, atribuiu-se o valor 0 (zero) para a concentração natural do nitrogênio no corpo hídrico. Para a fração de lixiviação, adotou-se o valor de 10% da lixiviação para fertilizantes nitrogenados, de acordo com Chapagain et al. (2006).