AVALIAÇÃO DA INFILTRAÇÃO DE ÁGUA NO SOLO ATRAVÉS DE FUNÇÕES NÃO LINEARES EM PARAGOMINAS-PA
Carlos José Capela Bispo1 Renata Silva de Loureiro2 Edson José Paulino da Rocha3
RESUMO
O experimento foi realizado em área de 200 ha, em latossolo amarelo de textura média e muito argilosa no município de Paragominas-PA, onde a taxa de infiltração foi avaliada através de 31 testes de infiltração por meio do infiltrômetro de anel. Com o objetivo de avaliar
preliminarmente o desempenho da taxa de infiltração medida em condições de campo, em cultivo de soja, através de modelos baseados nas funções não lineares: exponencial, logarítmica e potencial, em que estas funções foram ajustadas a média dos dados obtidos em campo, verificou-se que o melhor desempenho foi apresentado pela função logarítmica, seguida pela função potencial, através da comparação do método gráfico e estatisticamente através dos coeficientes de correlação (R²).
Palavras-Chaves: Infiltração, Solo, Regressões não lineares.
WATER INFILTRATION EVALUATION IN THE SOIL THROUGH NON LINEAR FUNCTIONS IN PARAGOMINAS-PA
ABSTRACT
The experiment was accomplished in area of 200 ha, in yellow latossolo of average texture and very clayed in Paragominas-PA's municipality, where the infiltration rate was evaluated through 31 infiltration tests by means of Infiltrômetro. With the objective of evaluating
preliminarily the infiltration measure rate performance in conditions to field, in soy cultivation, through models based in the functions non linear: exponential, logarithmic and potential, where this ones functions were adjusted the average data obtained in field, it verified how the best performance was presented by the logarithmic function, followed by the potential function, through the graphic method comparison and statistically through correlation coefficients (R²).
Key Words: Infiltration, Soil, non linear Regressions.
1
Mestrando do Curso de Ciências Ambientais. Universidade Federal do Pará-UFPa; Museu Paraense Emílio Goeldi-MPEG; EMBRAPA Amazônia Oriental. CP 479, 66075-110. (91)3201-8106. Belém-Pa E-mail: ccapela@ufpa.br
2
M.Sc. Depto. de Meteorologia. UFPa. CP 479, 66075-110. (91)3201-7471. Belém-Pa. E-mail: renatasl@ufpa.br
3
INTRODUÇÃO
Infiltração é a transferência de água da superfície para o interior do solo. Pode-se definir também como sendo o fenômeno de penetração da água nas camadas de solo próximas à superfície do terreno, movendo-se para baixo, através de vazios, sob a ação da gravidade, até atingir uma camada suporte que a retém, formando então a água do solo. É um fenômeno que depende da água disponível para infiltrar, da natureza do solo, do estado da superfície, das quantidades de água e ar, inicialmente presentes no seu interior, da inclinação do terreno, da cobertura vegetal e do tipo de chuva. À medida que a água infiltra pela superfície, as camadas superiores do solo vão se
umedecendo de cima para baixo, alterando gradativamente o perfil de umidade.
Segundo Reichardt (1987), o conhecimento da taxa de infiltração é imprescindível para a elaboração de um projeto de irrigação com objetivo de obter maior rendimento das culturas. Entre as propriedades físicas do solo, a infiltração é uma das mais importantes quando se estudam fenômenos que estão ligados ao movimento de água entre estes a infiltração e a redistribuição (Carvallo, 2000). O conhecimento da taxa de infiltração é muito importante também para quantificar a parcela de chuva que não infiltra no solo, ocasionando o escoamento superficial.
Este trabalho tem como objetivo, avaliar preliminarmente o desempenho da taxa de infiltração medida em condições de campo, em cultivo de soja, através de modelos baseados em funções não lineraes.
MATERIAIS E MÉTODOS
Localização e Caracterização da Área Experimental
O Município de Paragominas conforme mostra a Figura 1, está situado na parte central da Mesoregião do Nordeste Paraense, localizado a 320 km da cidade de Belém-PA. Possui área de aproximadamente 19.231 km² (Rodrigues et al., 2002), as características do clima segundo a Superintendência de Desenvolvimento da Amazônia (SUDAM) é do tipo Aw (Köppen), isto é, tropical chuvoso com estação seca bem definida. As temperaturas médias do ar variam de 25,6 °C a 27,8°C. A precipitação pluviométrica na região tropical é o elemento meteorológico de maior variabilidade climática, variando de 857,8 a 2.787,7 mm com média anual de 1.802 mm. A umidade relativa do ar com média anual de 80% e mensais variando de 70% a 90%.
Método de Campo
Foram realizadas 31 infiltrações na área, através do método do infiltrômetro de anel (Cilindros Concêntricos), que consiste de dois anéis que são posicionados de forma concêntrica no solo. O interno deve apresentar diâmetro de ordem de 300 mm e o externo de 600 mm. Os anéis são cravados
verticalmente no solo. O anel externo tem como finalidade reduzir o efeito da dispersão lateral da água infiltrada do anel interno. Assim, a água do anel interno infiltra no perfil do solo em uma direção predominantemente vertical, o que evita superestimativa da taxa de infiltração. Deve se manter uma lâmina água de 30 a 50 mm, com a altura da lâmina de água medida com uma régua verticalmente colocada centro do anel interno e medida em intervalo de tempo regular, segundo Brandão et al. (2006).
Figura 3: Infiltrômetro de Anel Fonte: Banco de dados CT-HIDRO. Figura 2: Infiltração da água
Fonte: Brandão et al. (2006).
Estudo Experimental
Os testes de infiltração utilizados neste trabalho são originados do banco de dados do Projeto CT-HIDRO/MCT/CNPq (inicio – janeiro/06 e término previsto – janeiro/08), que estuda os
impactos sobre os recursos hídricos em virtude da expansão da fronteira agrícola na Amazônia com foco voltado para a cultura da soja na região de Paragominas.
A área utilizada no experimento foi de aproximadamente 200 ha, área esta com plantio de soja, onde foram plantadas as variedades, Tracajá, Sambaíba, 98c81, 98c82 e BRS Candeia. O plantio ocorreu no mês de fevereiro e a colheita no mês de junho, cerca de 130 dias após o plantio. O espaçamento usado foi de 0,45 m entre linhas e de 0,10 m entre plantas, utilizando-se o sistema de plantio direto.
Foram demarcados 31 pontos na área, sendo a declividade do terreno igual a 2 m, onde em cada um desses pontos foram efetuados os testes de infiltração através do infiltrômetro de anel de carga constante, considerando-se a duração de 100 minutos, e empiricamente por meio de ajustes das seguintes funções não lineares: exponencial, logarítmica e potencial.
A taxa de infiltração no campo na unidade cm.min-1para os 31 testes realizados na área
valores seqüenciais de cada leitura (carga de água) no cilindro interno, isto é, Δh= hi – hi-1. Os
tempos em minutos de cada leitura foram: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 10 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 e 100 minutos a contar do instante zero. Os testes foram realizados até que a taxa de infiltração,
observada no anel interno, tornava-se aproximadamente constante com tempo. O critério adotado neste trabalho para condição de taxa de infiltração constante foi quando o valor de leitura da carga de água no cilindro interno se alterava pelo menos 0,1 cm.
Na caracterização e classificação taxonômica dos solos foram empregadas características diferenciais para distinção de classes de solos e de unidades de mapeamento adotados pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) apud Rodrigues et al. (2002).
O solo foi caracterizado como Latossolo Amarelo de textura média e muito argilosa
(Rodrigues et al., 2002), que compreendem solos minerais, profundos, dissaturados, bem drenados, com horizonte B latossólico de coloração amarelada nos matizes 7,5 YR e 10 YR. Textura variando de fraco arenoso a muito argiloso. Os latossolos amarelos típicos muito argilosos, apresentam-se, normalmente coesos, muito duro quando seco, principalmente nos horizontes AB e BA ou mesmo no topo do Bw1 (EMBRAPA, 1999, apud Rodrigues et al., 2002), características essas já
observadas nesses solos em outras áreas (EMBRAPA, 1982; Rodrigues et al, 1974 e 1991; Camargo & Rodrigues, 1979, apud Rodrigues et al., 2002). A consistência varia de duro a muito duro quando seco, friável a muito friável quando úmido, ligeiramente plástico a plástico e ligeiramente pegajoso a pegajoso quando molhado.
RESULTADOS E CONCLUSÕES
Analisando a Tabela 2, pode-se observar que no início do processo, a velocidade de infiltração foi relativamente rápida (0,75 cm.min-1) e não se repetindo mais durante todo o tempo, e
decrescendo até um valor aproximadamente constante, denominado de velocidade básica de infiltração, estabilizando-se no tempo de aproximadamente 100 min (0,27 cm.min-1).
Tabela 2: Momentos estatísticos dos dados de velocidade de infiltração (Vi) e infiltração acumulada de água no solo (Va), e desvio padrão (DVP).
.m
Tempo (min) Média Vi (cm.min-1) DVP_Vi (cm in-1) Média_Va (cm.min-1) DVP_Va (cm.min-1)
1 0,75 0,60 0,75 0,60 2 0,62 0,48 1,37 0,92 3 0,51 0,46 1,88 1,28 4 0,47 0,42 2,35 1,68 5 0,44 0,41 2,78 2,04 10 0,42 0,38 3,20 2,40 20 0,39 0,34 3,62 2,76 30 0,36 0,32 4,01 3,08 40 0,32 0,30 4,33 3,35 50 0,34 0,31 4,68 3,63 60 0,32 0,28 5,00 3,91 70 0,33 0,31 5,46 4,18 80 0,30 0,30 5,82 4,63 90 0,28 0,29 5,84 4,80 100 0,27 0,21 6,38 4,52
A figura 4 confirma graficamente o comportamento da velocidade de infiltração do solo em relação ao tempo de infiltração, indicando que no início do teste a taxa de infiltração é alta e a medida que o tempo aumenta a infiltração diminui, até atingir um valor quase constante, denominada de velocidade de infiltração básica. O inverso do comportamento da velocidade de infiltração pode ser visto com infiltração acumulada de água no solo.
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 2 3 4 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tempo (min) V i ( c m. mi n -1) 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Va ( c m .m in -1)
Taxa de infiltração Infiltração acumulada
Figura 4: Curva dos valores médios da taxa de infiltração (Vi) e infiltração acumulada (Va) medidas em campo A determinação dos parâmetros de infiltração através das regressões não lineares (tabela 3) para os 31testes de infiltração, no geral mostra que os coeficientes de determinação (R²) entre os valores médios de velocidade de infiltração obtidos em campo (experimentais) e os valores médios calculados pelas regressões foram superiores a 0,900, e indicam que todos as regressões não lineares são satisfatórias na previsão da taxa de infiltração de água do solo. O alto coeficiente de determinação, R² = 0.9833, indica que a função logarítmica apresentou os melhores resultados para o cálculo da velocidade de infiltração, para todas as médias calculadas.
Tabela 3: Valores dos parâmetros e coeficientes de determinação das regressões não lineares (médias dos 31 testes realizados em campo).
Regressão não linear Parâmetros
V0 (cm.min -1 ) Vf (cm.min -1 ) R² (cm.min-1) Logaritímica 0,75 0,27 0,9833 Exponencial 0,75 0,27 0,9062 Potencial 0,75 0,27 0,9817
O valor médio das taxas de infiltração calculadas pelo ajuste da função logarítmica é a que mais se aproximou dos valores medidos em campo (Figura 5). Resultado muito semelhante é apresentado pela função potencial, o que não ocorre com a função exponencial que nos primeiros instantes da infiltração tende a subestimar os valores médios de infiltração. Por esse método, constata-se que a melhor função para o cálculo da taxa de infiltração de água do solo para toda área em estudo é dada por meio de ajuste da função logarítmica.
y = 0,7811x-0,373 R2 = 0,9817 y = -0,1702Ln(x) + 0,7242 R2 = 0,9833 y = 0,6443e-0,0627x R2 = 0,9062 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 2 3 4 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tem po (m in) Vi ( c m .m in -1)
Infiltrôme tro de ane l Re gre ssão Pote ncial Re gre ssão Logaritímica Re gre ssão Expone ncial
Figura 5: Velocidade de infiltração (média) obtida em campo e os cálculos pela regressão linear.
Vale ressaltar que os resultados apresentados neste trabalho são preliminares, entretanto são significativos para o tipo de solo da região de Paragominas-PA. Com a continuidade do projeto novos testes serão realizados, a fim de avaliar com maior precisão o método de obtenção da taxa de infiltração apresentada neste trabalho.
AGRADECIMENTOS
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo apoio financeiro concedido ao projeto CT-HIDRO/MCT/CNPq; ao Projeto LBA - Experimento de grande Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia; a Agência de Desenvolvimento da Amazônia-ADA; a Profª Julia Cohen/UFPA; ao Prof. Edson Rocha e aos integrantes do Laboratório LEMHA/UFPA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Remoto (Anais). Goiânia, Brasil. INPE, 2005. 3207-3214p.
REICHARDT, K. A água em sistemas agrícolas. São Paulo: Manole, 1987. 188p.
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SUDAM. Projeto de hidrologia e climatologia da Amazônia. Atlas climatológico da Amazônia Brasileira. Belém, (Brasil, SUDAM. Publicação, 39). 1984. 125p.
