Dinâmica de Água no Solo
e Consumo Hídrico na Agricultura:
Um Estudo de Caso em Vinha na Região Demarcada do Douro
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM
CLIMA E ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS
Maria Cristina O’Donnell Coelho Teixeira Morgadinho
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À minha família A quem devo muito do tempo Despendido na realização deste trabalho
iii
A cultura da vinha reveste-se de grande importância para Portugal, sendo uma das actividades com maior relevância na economia nacional e em particular na Região Demarcada do Douro. Por outro lado, a agricultura é uma actividade muito exigente em água e mesmo em culturas como a vinha tem vindo-se a converter áreas de sequeiro para regadio. Esta situação toma ainda maior acuidade, num cenário de alterações climáticas, com a água a ser um bem cada vez mais escasso. Assim, impõe-se a necessidade de uma gestão sustentável deste recurso, numa área como a vitivinicultura do Douro, com o seu clima quente e seco.
O objectivo principal desta dissertação consistiu em estudar a dinâmica de água no solo e determinar a utilização de água pela vinha durante o período de Verão, de forma a promover uma gestão de água sustentável. Pretendeu-se, assim, numa vinha localizada na Granja, Alijó (Região Demarcada do Douro): (i) monitorizar o teor de água no solo, em profundidade e em termos temporais; (ii) calcular a evapotranspiração (ET) da cultura no período de maior demanda evaporativa atmosférica e (iii) avaliar a eficiência do uso de água.
A propriedade em que se insere o estudo (latitude: 41° 15 N; longitude: 7° 28’ W, altitude: 600 m) tem uma área de cerca de 100 ha, sendo a área experimental de aproximadamente 1 ha, com orientação NE-SW. A vinha é composta de videiras adultas, plantadas em 2002, cv. “Moscatel Galego branco” e conduzida em cordão bilateral, num compasso de 1 x 2,2 m (espaço na linha x espaço entre-linha). Foram considerados três tratamentos: não regado (NR), prática tradicional na região, regado moderadamente (RM) e bem regado (R), ou seja, sem restrições de água. A rega foi efectuada, de 5 de Agosto a 10 de Setembro de 2009, por um sistema gota-a-gota (2,2 l/h). Totalizou 190 mm no tratamento bem regado (R) e 90 mm no regado moderadamente (RM). Foram efectuadas medições periódicas do teor de água no solo, utilizando tecnologia Time Domain Reflectometry (TDR), desde o mês de Junho até ao final do ano de 2009, para os três tratamentos e para o perfil 0-1,5 m, a intervalos de 10 cm. Foi ainda instalada uma estação meteorológica automática (EMA), para monitorizar a evolução do estado do tempo atmosférico. Assim, a temperatura do ar registou valores compreendidos entre os 0,6ºC, em Fevereiro e os 30,4ºC em Agosto. O défice de vapor (VPD) teve um máximo de 1,31 kPa durante o mês de Agosto, associado a humidades relativas baixas e a temperaturas elevadas. A precipitação foi escassa no período de
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mm no ano de 2009). O défice hídrico potencial, indicado pela diferença entre os totais evapotranspiração de referência e de precipitação, teve um máximo de 135 mm em Agosto, com défices superiores a 100 mm de Maio a Setembro de 2009. Esta situação foi agravada pelo facto de no tratamento não regado (NR), o teor de água no solo (TAS) ter atingido o coeficiente de emurchecimento (CE), no Verão, para todo o perfil considerado, com maiores défices de humidade em profundidade e, com um período de défice hídrico maior que nos outros tratamentos. O teor de água disponível no solo (TAD) determinado por análises laboratoriais foi de 0,20 m3/m3, correspondendo a 240 mm/m. Os valores da evapotranspiração cultural acumulada apontaram para um consumo de água variando entre 220 mm para o tratamento R, 203 mm para o tratamento RM e 149 mm para o tratamento NR.
A eficiência do uso de água (Water Use Efficiency, WUE) calculada como a razão entre a produtividade (kg/ha de uva fresca) e evapotranspiração da cultura (mm) foi de 22,7 kg/mm/ha, 26,9 kg/mm/ha e 27,4 kg/mm/ha para os tratamentos R, RM e NR respectivamente.
Dos resultados encontrados, conclui-se que a WUE foi maior para o tratamento RM do que para o tratamento R, o que vem reforçar a necessidade de programar uma gestão de água sustentável, de forma a maximizar o uso deste bem escasso e vital para a biosfera.
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In Portugal, the cultivation of vine is of high importance, being one of the most important activities for the national economy and for the Douro Demarcated Region. Irrigation has been contributing for the increase of yield and quality of the grapevines. Nevertheless the threat of water scarcity will call for a sustainable management of this resource in the production of wine, in this hot, dry environment of this region.
The aim of this research is to promote the sustainable management of water based on the study of water dynamics in the soil and grapevine water consumption during the summer period. To this end, the water dynamics in the soil of a vineyard in Granja, Alijó (Douro Demarcated Region), were quantified in the following ways: (i) monitoring the water content in the soil, in relation to soil profile and time; (ii) calculating the evapotranspiration (ET) of the grapevine cultivation at the peak of high evaporative demand, and (iii) evaluating the efficiency of water usage.
The land where the research was performed (latitude: 41° 15 N; longitude: 7° 28’ W, altitude: 600 m) covers an area of approximately 100 ha, however the experimental lay-out only covers 1 ha, with an NE-SW orientation. The grapevines are mature and were planted in 2002; the grapevine was cultivar “Moscatel Galego branco”, and vine plant spacing is 1 m between rows and 2.2 within rows.
During the research, three treatments were considered: non-irrigated (NR) in accordance with traditional grape cultivation in the region, moderately irrigated (RM) and irrigated (R), without water restrictions. The irrigation was applied on a daily basis from 5 August to 10 September, using a trickle system (2.2 l/h). The total water usage for irrigated treatment (R) and for the moderately irrigated treatment (RM) was 190 mm and 90 mm, respectively.
From June to the end of 2009, periodical measures of the soil water content were made, using Time Domain Reflectometry (TDR) technology. This technique was applied to the three treatments (R, RM, NR) and to the soil profile between 0-1.5 m, at intervals of 10 cm.
Climate variables were measured by an automatic weather station during 2009. The air temperature records range between 0.6ºC in February and 30.4º C in August. In August, vapor pressure deficit (VPD) reaches a maximum of 1.31 kPa, due to the relative humidity and high temperatures. From April to September the precipitation was scarce (126 mm) representing only 14% of total annual rainfall (888 mm in 2009).
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reference evapotranspiration, reached a maximum of 135 mm in August, with deficits higher than 100 mm from May to September, 2009.
The soil water content (SWC) in the non-irrigated treatment (NR) reached permanent wilting point (PWP) in all profiles during the summer. Furthermore, the humidity deficits at depth, and the soil water deficit (SWD) was higher than the other treatments, for a longer period.
The results of the water available in the soil were 0.20 m3/m3, corresponding to 240 mm/m. The values of the total crop evapotranspiration showed a water usage range of 220 mm for the Irrigated treatment, 203 mm for the moderately irrigated and 149 mm for the non-irrigated treatment.
The water use efficiency (WUE), which expresses the ratio between yield (kg/ha grapes) and the total crop evapotranspiration (mm) was 22.7kg/mm/ha, 26.9 kg/mm/ha and 27,4kg/mm/ha for the treatments R, RM and NR respectively.
It can be concluded that WUE was higher in the RM treatment than in the R one. This reinforces the need for a sustainable water management, maximizing the use of water, a scarce and vital resource for the biosphere.
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A concretização deste trabalho só foi possível graças à colaboração de várias pessoas a quem gostaria de transmitir os meus sinceros agradecimentos:
Ao meu orientador, Professor Doutor Aureliano Malheiro, pelos ensinamentos prestados, pelo apoio e pela disponibilidade manifestados na prossecução do trabalho experimental, recolha de dados de campo e conselhos na elaboração desta dissertação.
À minha orientadora, Professora Doutora Anabela Silva pelas linhas orientadoras e conselhos prestados na realização deste trabalho.
À Real Companhia Velha pela colaboração e empenho em disponibilizar as instalações e vinha da Quinta do Casal da Granja para este estudo.
Ao investigador do projecto Igor Gonçalves e ao Sr. Mário Sérgio Graça (técnico da UTAD) pela valiosa colaboração prestada na fase experimental do presente trabalho.
À Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) pelo financiamento no âmbito do projecto PTDC/AGR-AAM/69848/2006 “Estratégias de rega deficitária em vinha - indicadores de carência hídrica e qualidade”.
Aos meus amigos, particularmente à Margarida Jerónimo e à Elsa Pinto, pelo apoio e carinho demonstrado que em muito contribuiu para o desenvolvimento deste trabalho.
viii Resumo ... iii Abstract ... v Agradecimentos ... vii ÍNDICE ... viii ÍNDICE DE FIGURAS ... ix
ÍNDICE DE QUADROS ... xii
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS ... xiii
1. Introdução ... 1
2.1. Importância da vinha ... 4
2.2. Breve caracterização da Região Demarcada de Douro ... 5
2.2.1 Características edafo-climáticas ... 6
2.3. Terminologia da água do solo ... 9
2.3.1 Teor de água no solo ... 9
2.3.2 Potencial hídrico do solo ... 11
2.4 Evapotranspiração ... 12
2.4.1 Medição da Evapotranspiração ... 14
2.5 Necessidades hídricas e programação de rega ... 16
2.6 Mecanismos de resistência à seca e factores que causam deficit de água... 20
2.7 Disponibilidade dos recursos hídricos e incertezas face às alterações climáticas ... 24
3. Materiais e Métodos ... 37
3.1. Localização e Caracterização da Parcela Experimental ... 37
3.2. Caracterização Climática ... 38 3.3. Caracterização do solo ... 41 4. Resultados e Discussão ... 45 5. Conclusões ... 55 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 57 ANEXOS... 64
ix ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 – Região Demarcada do Douro (Pereira, 2005). ………... 6 Figura 2.2 – O sistema trifásico do solo (adaptado de Freitas, 2005. ……...……... 9 Figura 2.3 – Retenção de água no solo versus potencial mátrico. TAD – teor de água disponível na zona radicular do solo (mm); θCC – Teor de água na capacidade de campo (m3/m3); θCE – Teor de água no coeficiente de emurchecimento (adaptado de Freitas, 2005). ………... 10 Figura 2.4 – Variação da humidade do solo com o potencial mátrico (Oliveira 2003). ………... 11 Figura 2.5 – Balanço hídrico na zona radicular
(www.cotr.pt/informacao/web2/Papers/44.pdf). ... 17 Figura 2.6 – Precipitação média anual em Portugal Continental (esquerda), precipitação no Inverno (centro) e precipitação no Verão (direita) (valores 1961-90) (IM, 2005). ………... 25 Figura 2.7 – Relação Precipitação/ Evapotranspiração Potencial em Portugal Continental (Leal, 1995, adaptado por Instituto da Água, 2004). ……… 27 Figura 2.8 – Temperatura média do ar em Portugal Continental; média no período 1931-2000 (Santos et al., 2001). ……….. 29 Figura 2.9 – Variação prevista da temperatura na Península Ibérica, obtida através dos diferentes GCMs (IPCC, 2007). ……… 30 Figura 2.10 – Anomalias da precipitação anual a oeste da Península Ibérica, obtidas com diferentes modelos (GCMs) em três pontos, dois em Portugal e um na Galiza (Santos et al., 2001). ………... 30 Figura 2.11 – Pressões das actividades humanas sobre os recursos hídricos (Adaptado de INAG, 2004). .………... 34 Figura 3.1 – Vista da vinha do campo experimental (lat.41˚15N, long.7˚28’W,
alt.600 m). ……….. 37
Figura 3.2 – Evapotranspiração de referência, precipitação e temperatura no ano 2009 na parcela experimental (lat. 41˚15N, long. 7˚28’, alt. 600 m). ……… 40 Figura 3.3 – Relação do VPD médio diário com a radiação solar, durante o ano de 2009, na parcela experimental (lat. 41˚15N, long. 7˚28’, alt. 600 m). ………... 41
x
Figura 3.4 – Curva Característica do Solo do campo experimental ( – relação entre o conteúdo de água e a sucção matricial. CC – capacidade de campo, CE – coeficiente de emurchecimento (lat. 41˚15N, long. 7˚28’, alt. 600 m). .…………... 43 Figura 3.5 – Esquema do delineamento experimental com os três tratamentos (Regado – R, Regado Moderadamente – RM e Não Regado – NR), cada um com três repetições (lat.41˚15N, long. 7˚28’, alt: 600m). ……… 44 Figura 3.6 – Aspecto da medição da humidade do solo com TDR (Time Domain Reflectometry) na parcela experimental, lat.41˚15N, long. 7˚28’. ………... 44 Figura 4.1 – Défice hídrico potencial no solo, obtido a partir da diferença entre a evapotranspiração de referência (ET0) e a precipitação acumulada, na parcela experimental (lat.41˚15N, long. 7˚28’, alt. 600m) em 2009. ……….….. 45 Figura 4.2 – Média dos valores da humidade do solo para o perfil (0-1,5 m), para os três tratamentos: Regado – R, Regado Moderadamente – RM e Não Regado – NR.
A seta indica o início da rega. ………. 46
Figura 4.3 – Humidade do solo à superfície e a 10 cm de profundidade para os tratamentos: Regado – R, Regado Moderadamente – RM e Não Regado – NR. A seta indica o início da rega. ……….. 46 Figura 4.4 – Humidade do solo a 20 cm (R20) e a 30 cm (R30) de profundidade para os tratamentos: Regado – R, Regado Moderadamente – RM e Não Regado – NR. A seta indica o início da rega. ………... 48 Figura 4.5 - Humidade do solo a 60 cm (R60) e a 70 cm (R70) de profundidade para os tratamentos: Regado – R, Regado Moderadamente – RM e Não Regado –
NR. A seta indica o início da rega. ……….………. 49
Figura 4.6 – Humidade do solo a 100 cm (R100) e a 110 cm (R110) de profundidade para os tratamentos: Regado – R, Regado Moderadamente – RM e Não Regado – NR. A seta indica o início da rega. ………... 50 Figura 4.7 – Humidade do solo a 140 cm (R140) e a 150 cm (R130) de profundidade para os tratamentos Regado – R, Regado Moderadamente – RM e Não Regado – NR. A seta indica o início da rega. ……….. 50 Figura 4.8 – Variação da humidade do solo em profundidade para o tratamento Regado (R). ……….. 51 Figura 4.9 – Variação da humidade do solo em profundidade para o tratamento Não Regado (NR). ………... 51
xi
Figura 4.10 – Evapotranspiração cultural - consumo de água acumulado para os três tratamentos: R, RM e NR. ………... 52 Figura 4.11 – Evapotranspiração cultural – consumo médio diário para os três tratamentos: R, RM e NR. ………... 53
xii ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2.1 - Caracterização das Sub-Regiões (IVDP, 2008). ... 6 Quadro 2.2 – Exemplos de valores de TAD (mm) referentes a três culturas distintas, completamente desenvolvidas, a diferentes profundidades e para várias
texturas do solo (Adaptado de Allen et al., 2006). ………. 11
Quadro 2.3 – Valores dos coeficientes culturais para optimizar a produção e a
qualidade da vinha (adaptados de Gomes, 2005). ……….. 13
Quadro 2.4 – Necessidades Úteis de Água das Culturas em Ano Médio
(m3/ha.ano) (Instituto da Água, 2004). ……… 33
Quadro 3.1 – Observações meteorológicas na parcela experimental (lat. 41˚15N,
long. 7˚28’, alt. 600 m) de Abril a Setembro de 2009. ……….... 39
Quadro 3.2 – Características físico-químicas do solo da parcela onde foi instalado o ensaio do presente trabalho; lat.41˚15N, long. 7˚28’ (colheitas de
xiii SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
Unidades
A Assimilação líquida de CO2
Ac Ascensão capilar mm
∆CAS Variação do conteúdo de água no solo mm
CC Capacidade de campo m3/m3
(CDI)DI Rega deficitária continua (CDI)DI
Ce Coeficiente de emurchecimento m3/m3
Dr Drenagem mm
E Taxa de transpiração mmol H2O/m2/s
EMA Estação Meteorológica Automática
Es Escorrência superficial mm
ET Evapotranspiração mm
ET0 Evapotranspiração de referência mm
ETc Evapotranspiração cultural mm
ETcr Evapotranspiração real da cultura mm
FAO Food and Agricultural Organization of the United Nations
GCM Modelo Climático Global
gs Condutância estomática mmol H2O/m2/s
IM Instituto de Meteorologia
IP Instituto Público
Kc Coeficiente cultural
NR Tratamento não regado
P Precipitação mm
R Tratamento bem regado
Rg Rega mm
RCM Modelo Climático Regional
RDC Rega deficitária contínua
RDI Rega deficitária controlada
ρ Densidade aparente do solo
RM Tratamento regado moderadamente
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TAD Teor de água disponível no solo mm
TDR Time Domain Reflectometry
VPD Défice da pressão de vapor kPa
WUE Eficiência do uso da água
θ Teor volumétrico de água no solo m3/m3
θg Conteúdo de água no solo em termos gravimétricos
θv Conteúdo de água no solo em termos volumétricos
ψ Potencial hídrico MPa
ψg Potencial gravitacional MPa
ψm Potencial mátrico ou potencial capilar MPa
ψo Potencial osmótico MPa
1 1. Introdução
A vinha é uma cultura imemorial, pensa-se que a transição de vinha selvagem para vinha cultivada tenha ocorrido na Pérsia, na Mesopotâmia e nas regiões do Cáucaso nas mais antigas civilizações do Neolítico, há 6000 anos A.C.. Há três mil anos A.C. os Egípcios e mil anos depois, os Fenícios, iniciaram-se na produção de vinho e, em épocas posteriores (1000 A.C.), os Gregos e os Romanos (500 A.C.). As civilizações antigas elegeram deuses do vinho, Osíris no Egipto, Dionísio na Grécia e Baco em Roma. Foi por intermédio dos Fenícios e dos Gregos que o vinho chegou à Europa e com a ocupação romana, a cultura do vinho consolidou-se na Europa central (Mesquita, 2006).
Em Portugal, pensa-se que a selecção de cultivares adaptadas a condições de secura e calor se terá iniciado, de forma natural e pelo homem, por volta do ano 55 A.C. no vale do Douro (Chaves et al., 1987). O nosso solo e clima, assim como as diferentes castas de cada região permitiram a cultura da vinha e a produção de vinhos de alta qualidade. Por esta razão, Portugal foi um dos primeiros países, se não mesmo o primeiro país do mundo a estabelecer e a regulamentar uma região demarcada, a do Douro, por alvará régio em 1756. Assim, a Região Demarcada do Douro, foi criada no reinado de D. José I, pelo seu Primeiro-Ministro e futuro Marquês de Pombal, Sebastião José de Carvalho e Melo, por Lei de 1756 (Peixoto, 1990).
No entanto, um dos principais obstáculos para a obtenção de uma vindima de qualidade prende-se com as disponibilidades em água. Na região do Douro verificam-se, com frequência, elevados défices hídricos durante o Verão com baixa disponibilidade de água no solo, acompanhada frequentemente por valores elevados de radiação solar, de temperatura do ar e défice de pressão de vapor de água atmosférico. Dadas as previsões de escassez de água, em consequência das alterações climáticas, num momento em que a água é considerada como um dos bens mais valiosos e sendo a agricultura o maior sector económico em termos de consumo de água, tem sido cada vez mais pressionada no sentido de racionalizar o uso de água pela rega. Assim sendo, e sabendo-se que a rega excedentária provoca um vigor excessivo nas vinhas que pode ter consequências indesejáveis na composição das uvas e na qualidade do vinho é necessário atingir um balanço adequado entre desenvolvimento vegetativo e reprodutivo. A efectivação de regas de complemento, com dotações equilibradas, pode
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constituir uma mais valia para a aplicação de um recurso escasso e fundamental para o desenvolvimento, como a água.
Alguns estudos levados a cabo sobre os efeitos da rega nas vinhas, quer em Portugal (Sampayo, 1991; Oliveira, 1993; Gomes, 2005; Malheiro, 2005), quer no estrangeiro (Naor, et al.,1994; Yunusa et al.,1997a, b; Medrano et al., 2003; Williams et al., 2003a, b) fornecem informações detalhadas sobre o uso de água por esta cultura em condições de défice hídrico elevado, associado a altas temperaturas. Outros estudos (Pereira, 2000) sobre a resposta fisiológica em ambientes com vários tipos de stress abióticos constituem ferramentas importantes no conhecimento da resposta da vinha a condições agrestes tipicamente características do clima mediterrânico.
O objectivo principal deste estudo consiste em estudar a dinâmica de água no solo e determinar a utilização de água pela vinha durante o período de Verão, de forma a promover uma gestão de água sustentável.
Desta forma numa vinha composta por videiras adultas, cv. “Moscatel Galego branco”, na Granja, Alijó (Região Demarcada do Douro) pretende-se:
(i) monitorizar o teor de água no solo, em profundidade, em termos temporais; (ii) calcular a evapotranspiração (ET) da cultura no período de maior demanda evaporativa (atmosférica); (iii) avaliar a eficiência do uso de água.
Estrutura da dissertação:
Esta dissertação encontra-se estruturada em 4 capítulos.
No capítulo 1 – Introdução – Faz-se um breve resumo da cultura da vinha, da sua introdução em Portugal, introduz-se a temática da escassez dos recursos hídricos e da utilização deste recurso de forma sustentável, efectua-se uma revisão sumária sobre o estado actual dos conhecimentos e enunciam-se os objectivos do presente trabalho.
No capítulo 2 – Revisão Bibliográfica – Apresenta-se literatura que aborda a importância da vinha, de caracterização da Região Demarcada do Douro, suas características edafo-climáticas, a terminologia de água do solo, os conceitos e as medições de evapotranspiração, a disponibilidade dos recursos hídricos face às alterações climáticas e as necessidades hídricas e programação de rega.
No capítulo 3 – Materiais e Métodos – Descreve-se a localização e a caracterização edafo-climática da parcela experimental onde decorreu o estudo, o dispositivo experimental realizado e introduz-se a metodologia utilizada.
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No capítulo 4 – Resultados e Discussão – Faz-se a análise e discussão dos resultados do estudo.
No capítulo 5 – Conclusão – Apresentam-se as conclusões finais do estudo. Para finalizar, a seguir às referências bibliográficas, são apresentados os vários anexos associados ao presente trabalho.
4 2. Revisão Bibliográfica
2.1. Importância da vinha
A cultura da vinha, em Portugal, é uma das actividades com maior peso na economia nacional, representando 15,9% da produção agrícola (período 2000-2005) que ocupa uma área de mais de 35% das culturas permanentes, a que corresponde cerca de 300000 ha distribuídos por todo o país e a uma presença de cerca de 60% nas explorações agrícolas nacionais (IVV, 2009). A produção de vinho representa 13% da produção agrícola nacional (INE, 2009), e tem vindo a crescer tendo passado de 9% na década de 80 para cerca de 15%, em média, de 2000 a 2007. A região do Douro é a maior produtora de vinho, a nível nacional, contribuindo com cerca de 25% da produção nacional (IVV, 2009).
Esta cultura é muito importante em termos económicos e sociais, traduzindo-se na atribuição de milhares de postos de trabalho, na comercialização e na exportação de produtos vínicos. Apesar de ser um sector tradicional, em Portugal, a vitivinicultura continua a ser um dos sectores mais dinâmicos, apostando na requalificação e reestruturação da vinha, com vista à obtenção de uma melhoria de qualidade e de mais competitividade na comercialização do vinho nos mercados internacionais. O peso da exportação do vinho no total das exportações da economia portuguesa no período 2005-2007 é de 1,6% rondando os 20% no total do sector agro-alimentar (INE, 2009). Portugal tem vindo a recuperar nas exportações, após ter sofrido uma queda entre Outubro de 2008 e Março de 2009. Os principais países de destino dos nossos vinhos são a Angola e os EUA e entre os países da UE destacam-se a Alemanha e a França.
Somos o 5º maior produtor da união europeia (atrás da Itália, França, Espanha e Alemanha), com uma produção de vinho de cerca de 3,5%, em 2007/2008; a nível mundial ocupamos o 10º lugar, logo atrás do Chile, com 2,6% da produção (IVV, 2009).
O desafio que se coloca é fortalecer a presença dos vinhos Portugueses nos mercados internacionais mantendo a tradição de país produtor de vinhos de qualidade, detentor da mais antiga denominação de origem do Mundo, “ Vinho do Porto”.
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2.2. Breve caracterização da Região Demarcada de Douro
A Região Demarcada do Douro situa-se no nordeste de Portugal e fica abrigada dos ventos marítimos devido à acidentada orografia que lhe confere características climáticas particulares com elevadas amplitudes térmicas ao longo do ano. Situada na bacia hidrográfica do Douro esta região tem uma área de aproximadamente 250000 ha (IVDP, 2008).
As características orográficas, edafo-climáticas e mesológicas da Região do Douro condicionaram as actividades económicas que aí se desenvolveram e a utilização dos recursos naturais. A actividade principal para a maioria dos agricultores da Região é a viticultura, que se desenvolve em duras condições climatéricas, em solos pedregosos. Esta Região Demarcada é rica em microclima e sub-divide-se em três sub-regiões - Baixo Corgo, Cima Corgo e Douro Superior (Figura 2.1) e alonga-se pelo vale do rio Douro a partir de Barqueiros, a montante do Porto até Barca de Alva, junto à fronteira com Espanha, e pelos vales dos afluentes do rio Douro - Corgo, Torto, Pinhão, Tua... É uma paisagem cultural, evolutiva e viva, e é reconhecida desde 2001 como Património Mundial pela UNESCO (Mesquita, 2006).
A área de vinha representa aproximadamente 18,3 % da área da região do Douro (Quadro 2.1) e é trabalhada por cerca de 33 000 viticultores, possuindo, em média, cada um, cerca de 1 ha de vinha. Assim, as pequenas parcelas estão presentes em toda a região, localizando-se as grandes explorações sobretudo no Douro Superior (IVDP, 2008).
Na Sub-Região do Baixo Corgo, a mais ocidental, a área de vinha representa cerca de 32,4 %, das sub-regiões, que vai de Barqueiros (concelho de Mesão frio) até à confluência dos rios Corgo e do ribeiro de Temilobos com o rio Douro (Quadro 2.1, Figura 2.1).
O Cima Corgo situa-se no centro da Região do Douro, com uma área de vinha pouco extensa, de cerca de 22,1%. (Quadro 2.1, Figura 2.1).
O Douro Superior é a maior e mais oriental Sub-Região e estende-se até Barca de Alva junto à fronteira com Espanha. É caracterizada pelo seu relevo acidentado e por vezes bastante escarpado. A área de vinha representa apenas cerca de 9,2 % desta sub-região, apesar de aqui se poderem encontrar muitas das grandes explorações da Região Demarcada do Douro (Quadro 2.1, Figura 2.1).
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Figura 2.1 – Região Demarcada do Douro (Pereira, 2000) Quadro 2.1 – Caracterização das Sub-Regiões (IVDP, 2008).
Sub-Região Área Total (ha) % Área com vinha (ha) % da Área total
Baixo Corgo 45.000 18 14.582 32,4
Cima Corgo 95.000 38 20.969 22,1
Douro Superior 110.000 44 10.175 9,2
Total 250.000 100 45.726 18,3
Da globalidade do volume de vinho produzido na Região Demarcada do Douro, cerca de 50% é destinada à produção de "Vinho do Porto", enquanto o restante volume se destina à produção de vinhos que utilizam a denominação de origem controlada "Douro" ou "Vinho do Douro" (IVV, 2009).
2.2.1 Características edafo-climáticas
Os Solos
O Vale do Rio Douro, orientado genericamente E-W, apresenta-se “embutido” entre a Meseta Ibérica e o Oceano Atlântico. É delimitado por declives elevados, muitas
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vezes superiores a 30˚, o que condiciona o aproveitamento agrícola, sendo por isso feito com base na construção de pequenos terraços.
A litologia do Vale do Douro caracteriza-se de uma forma simplificada pela alternância de rochas metassedimentares e pequenos núcleos de rochas granitóides. “A maior parte da região, em particular ao longo do vale do Douro e seus afluentes, pertence à formação geológica do complexo xisto – grauváquico ante – ordovício, com algumas inclusões de uma formação geológica de natureza granítica, envolvente” (IVDP, 2008). Os solos, em geral, são derivados de xistos e distribuem-se por dois grupos fundamentais:
(I) - Solos muito marcados pela influência do Homem, recorrendo à alteração morfológica original, com técnicas de arroteamento e armação em terraços, ou socalcos, socorrendo-se de técnicas de fertilização.
(II) – Solos em que a acção do homem não foi tão marcada e o solo conservou o seu perfil original, com modificações apenas na camada superficial (IVDP, 2008).
Os solos pobres e pouco profundos, resultantes da meteorização dos metassedimentos ou da acção humana são propícios à cultura da vinha (Silvestre, 2003).
O clima
As serras do Marão e de Montemuro impõem ao Vale do Douro características de continentalidade, servindo de barreira à penetração dos ventos oceânicos e permitindo a existência de micro-climas com características mediterrânicas, propícias ao desenvolvimento da produção vinícola (IVDP, 2008). A existência destes micro-climas deve-se ao facto de a Região do Douro se estender por vales cavados, com diferentes exposições solares, a diferentes altitudes e a diferentes proximidades dos cursos de água. Assim, por exemplo, a margem norte do rio está sob a influência de ventos secos do sul, estando a margem sul exposta aos ventos do norte, mais frios e húmidos e a uma menor insolação.
Mais genericamente, é conhecida pelos seus Invernos frios e Verões muito quentes e secos.
Segundo os dados do IVDP (2008), as temperaturas médias anuais variam nesta Região, entre 11,8 ºC e 16,5 ºC. Os valores máximos das temperaturas médias anuais
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distribuem-se ao longo do Rio Douro e dos vales dos seus afluentes, em especial os da margem direita (nomeadamente rio Tua e ribeira da Vilariça) (IVDP, 2008).
As amplitudes térmicas diárias e anuais aumentam de Barqueiros a Barca de Alva, como seria de esperar, devido à influência continental quando se avança para montante do rio Douro (IVDP, 2008).
No que respeita à pluviosidade esporadicamente ocorrem aguaceiros de forte intensidade. Quando ocorrem vários dias seguidos com precipitação intensa verifica-se uma forte escorrência nas vertentes podendo causar importantes prejuízos e até perdas humanas. Ao longo da história do vale do Douro, registaram-se vários Invernos extremamente chuvosos, durante os quais ocorreram inúmeros deslizamentos de vertente (Bateira, 2006). Os valores máximos de precipitação ocorrem no Inverno, sendo os meses mais chuvosos de Dezembro e Janeiro (nalguns casos Março) com valores mensais compreendidos entre 50,6 mm (Barca d'Alva - Douro Superior) e 204,3 mm (Fontes - Baixo Corgo); os mínimos sucedem no Verão, em Julho ou Agosto, oscilando entre 6,9 mm mensais (Murça - Cima Corgo) e os 16,2 mm (Mesão Frio - Baixo Corgo). A precipitação anual varia entre 380 mm (Barca d'Alva) e 1200 mm (Fontes) (IVDP, 2008), podendo dizer-se que a quantidade de precipitação decresce do litoral até à fronteira espanhola.
De acordo com a classificação de Koppen, a região do Douro pertence ao clima Csa, ou seja é um clima temperado, com invernos chuvosos e temperaturas médias mensais, dos meses mais frios, compreendidas entre -3º C e 18º C e com Verões quentes e secos com temperaturas médias mensais, dos meses mais quentes que podem igualar ou exceder os 22˚C (SMN, 1965; Kottek et al., 2006).
Constata-se portanto, que a precipitação varia ao longo do ano, com os maiores valores acumulados no Inverno, e com mínimos no Verão, associados a elevadas perdas de humidade por evapotranspiração e ao défice de água no solo nas camadas superficiais (S.M.N., 1965; Sampayo, 1991). Em consequência, as vinhas entram em stress devido à secura, afectando o seu crescimento e desenvolvimento. Quando ocorrem secas severas as folhas secam completamente e as uvas murcham, uma vez que as vinhas retiram água dos próprios bagos (Oliveira, 1993).
9 2.3. Terminologia da água do solo
2.3.1 Teor de água no solo
O solo é um sistema trifásico, heterogéneo constituído em proporções variáveis por uma fase sólida (matéria mineral, matéria orgânica e vários componentes químicos), uma líquida denominada “água do solo”, com substâncias dissolvidas (solução do solo) e uma fase gasosa denominada ar do solo e que ocupa os macroporos (Figura 2.2).
Figura 2.2 – O sistema trifásico do solo (Freitas, 2005)
A retenção e movimento da água no solo são processos complexos que variam no tempo e no espaço. Geralmente para avaliar o estado hídrico do solo recorre-se à determinação do conteúdo de água ou do potencial hídrico do solo. O conteúdo de água no solo pode expressar-se em termos volumétricos (θv = volume de água/volume de solo) ou gravimétricos θg = massa de água/massa de solo). Estas medidas relacionam-se através da densidade aparente do solo (ρ = massa de solo seco/volume de solo) de forma que θv = ρ x θg .
A capacidade de retenção de água no solo pode ser caracterizada a partir de três constantes (Figura 2.3):
Coeficiente de emurchecimento (CE) – representa o conteúdo de água abaixo do qual as raízes são incapazes de extrair água,ou seja, é o limite mínimo de água útil para as plantas e que corresponde à água retida contra uma pressão extractiva de 15 atm, correspondendo a um potencial mátrico (será descrito no ponto 2.3.2.) de -1500 kPa.
Capacidade de campo (CC) – representa o conteúdo de água em que o solo se estabiliza após ter terminado a drenagem e corresponde à água retida a uma pressão extractiva de 0,1 atm, ou -10 kPa.
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Ponto de saturação – equivale ao conteúdo máximo de água que o solo pode conter.
O teor de água disponível no solo (TAD) é o conteúdo de água no solo entre a capacidade de campo e o coeficiente de emurchecimento e representa a capacidade de armazenamento útil do solo ou a máxima quantidade de água disponível para a extracção pelas plantas numa determinada profundidade de solo (Z) solo explorado pelas raízes (Eq. 2.1).
θTAD = θCC – θCE * Z (mm). (Eq. 2.1)
Figura 2.3 – Retenção de água no solo versus potencial mátrico. TAD – teor de água disponível na zona radicular do solo (mm); θCC – Teor de água na capacidade de campo (m3/m3); θCE – Teor de água no coeficiente de emurchecimento. (Adaptado de Freitas, 2005).
Do ponto de vista da extracção da água pelas plantas de nada serve um solo que contenha água abundante se as raízes não têm força necessária para extraí-la (Pizarro, 1990). Contudo, e como seria de esperar, o teor de água disponível no solo é condicionado pela sua textura. No Quadro 2.2 mostram-se alguns exemplos de diferentes valores de TAD, para culturas distintas.
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Quadro 2.2 – Exemplos de valores de TAD (mm) referentes a três culturas distintas, completamente desenvolvidas, a diferentes profundidades e para várias texturas do solo (Adaptado de Allen et al., 2006).
TAD (mm)
Solo Franco-arenoso Solo Limoso Solo Argilo-Limoso
1 Cebola 36 68 48 2 Tomate 72 136 96 3 Milho 108 204 144 1 z ≈ 0,4 m, ρ = 0,30; 2z ≈ 0,8, ρ = 0,4; 3z ≈ 1,2, ρ = 0,55
2.3.2 Potencial hídrico do solo
O potencial hídrico (ψ) é uma indicação da energia com que a água é retida no solo, sendo constituído por quatro componentes:
• Potencial mátrico, ou potencial capilar (ψm), é a fracção mais importante do potencial hídrico e pode ser atribuída aos mecanismos de retenção de água no solo. A pressão que origina opõe-se à retenção de água no solo, o que determina que o seu valor seja sempre negativo (Pizarro, 1990). O potencial mátrico depende do tipo de solo e varia em função da humidade (Figura 2.4), sendo que quanto menor for o teor de água no solo, mais difícil é esse solo perder água (é necessário maior pressão para essa água ser retirada).
10 5 1 0 20 15 15 10 5 p o te n ci a l m a tr ic ia l (b a r)
teor de hum idade em volum e (% )
Figura 2.4 – Variação da humidade do solo com o potencial mátrico (Oliveira, 2003).
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• Potencial gravitacional (ψg), representa o trabalho necessário para, vencendo a força de gravidade, deslocar a massa de água, verticalmente, desde a superfície livre da água até ao ponto em questão (Reichardt, 1978). Esta componente é geralmente desprezável dado que é de apenas ±0.098 atm/m (Oliveira, 1987). • Potencial de pressão (ψp), é o trabalho necessário para vencer a pressão exercida
pelo ar sobre a água do solo e que se considera apenas quando esta pressão é diferente da pressão atmosférica (Oliveira, 1987).
• Potencial osmótico (ψo), representa o efeito de solutos dissolvidos na solução do solo que reduzem a energia livre da água (expressa-se com sinal negativo). Em solos com baixas concentrações de sais é habitualmente desprezado com valores superiores a -0,25 atm (Reichardt, 1978).
2.4 Evapotranspiração
A evapotranspiração de uma cultura (ETc) traduz a passagem de água para a atmosfera na forma de vapor em resultado da evaporação directa da água da superfície do solo, da evaporação da água interceptada pelo copado e da transpiração das folhas. Uma vez conhecida a ETc é possível determinar as necessidades de água da cultura e que correspondem à quantidade de água necessária para compensar as perdas por evapotranspiração. No entanto, os conceitos de evapotranspiração cultural e das necessidades hídricas da cultura são distintos, apesar de terem valores idênticos. As necessidades hídricas da cultura referem-se à quantidade de água de que esta necessita em termos de precipitação e de rega enquanto a evapotranspiração cultural refere-se à água perdida por evapotranspiração (Allen et al., 1998). O valor da ETc pode ser calculado teoricamente a partir de dados climáticos, integrando os factores de resistência da cultura, a resistência aerodinâmica e o albedo do coberto vegetal, recorrendo ao método de Penman-Monteith. No entanto, devido à escassez de informação para as diferentes culturas, recorre-se geralmente à estimativa da ETc pelo método clássico da FAO (Doorenbos et al., 1977): ETc = ET0 x Kc, onde ET0 representa a evapotranspiração de referência, podendo ser determinada pelo método FAO-Penman-Monteith (Allen et al., 1998), Kc é o coeficiente cultural e representa o efeito das características da cultura nas suas necessidades hídricas, sendo obtido experimentalmente. Contudo, este método exige cautela na sua aplicação, uma vez que
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é frequente encontrar valores muito elevados de Kc que não são adaptáveis às condições de Portugal, pelo que é preciso ter alguns cuidados antes de utilizar valores de Kc de diferentes regiões. No caso da vinha, os valores de Kc propostos por Doorembos e Pruitt (1977), dependendo das práticas culturais e das condições ambientais, estão compreendidos entre 0,25 a 0,9. Mais tarde, Lisarrague (2004) atribui diferentes Kc à viticultura espanhola para cada estado fenológico: 0,15 até à floração, de 0,3 a 0,4 da floração ao pintor e de 0,15 a 0,3 depois do pintor (Gomes, 2005). Na bibliografia estão disponíveis alguns valores de Kc para maximizar a produção, recorrendo a um maior consumo de água na rega e para melhorar a qualidade do vinho recorrendo a uma menor quantidade de água na rega (Quadro 2.2):
Quadro 2.3 – Valores dos coeficientes culturais para optimizar a produção e a qualidade da vinha (adaptados de Gomes, 2005)
Kc Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro
Optimização da produção 0,2 0,35 0,5 0,5 0,5 0,5 0,3 Optimização da qualidade 0,2 0,25 0,3 0,25 0,3 0,3 0,1
Apesar de ser recorrente a estimativa da ETc pelo método da FAO deve-se tomar em consideração que os valores de Kc dependem da altura do copado e da sua estrutura descontínua, das condições edafo-climáticas e da cultivar, pelo que se deve sublinhar a necessidade de determinar as necessidades hídricas para as diferentes castas, nas diferentes localizações da Região do Douro.
No terreno, a evapotranspiração real (ETcr) da cultura pode desviar-se da ETc devido a doenças, à presença de pragas, baixa fertilidade dos solos, sua salinidade e limitações ou excessos de água. Em consequência isto pode limitar o crescimento das plantas e reduzir a taxa de evapotranspiração a valores menores que os da ETc. O valor da ETcr calcula-se utilizando um coeficiente de stress hídrico (Ks) ou ajustando o valor de Kc às condições de stress ambientais da evapotranspiração da cultura (Allen et al., 1998).
14 2.4.1 Medição da Evapotranspiração
A evapotranspiração da cultura (ETc) pode ser calculada como termo residual do balanço hídrico, apresentando este método algumas limitações quando aplicado à vinha devido à extensão do seu sistema radicular e às características físicas dos solos onde normalmente se pratica a viticultura, nomeadamente a pedregosidade. O balanço hídrico para um dado perfil de solo pode ser descrito pela seguinte expressão (em mm):
ET = P + Rg + AC ± ∆CAS – ES – DR (Eq. 2.3)
Em que:
ET – evapotranspiração; P – precipitação; Rg - rega; AC – ascensão capilar; ∆CAS - variação do conteúdo de água no solo; ES – escorrência superficial; DR – drenagem profunda.
No método do balanço hídrico o consumo hídrico das culturas pode ser avaliado recorrendo à medição dos perfis de humidade do solo. Para este efeito existem várias técnicas, nomeadamente a sondagem neutrónica, o TDR (Time Domain Reflectrometry), apresentando esta última a vantagem de ser um método não destrutivo e poder funcionar em contínuo, não apresenta perigo de radioactividade, com uma boa resolução temporal. Contudo, este método requer sempre uma boa aderência entre as sondas de medição e os tubos de acesso ao solo, podendo apresentar erros consideráveis nos casos em que esta condição não é satisfeita. Os aparelhos que utilizam a tecnologia TDR enviam ondas electromagnéticas ao longo de sensores inseridos no solo, medindo o seu tempo de propagação para determinar a humidade do solo, uma vez conhecida a sua constante dieléctrica. A variação do teor de água no solo influencia a sua constante dieléctrica, logo a partir de uma calibração experimental é possível determinar a humidade solo. Para calibração destes dispositivos estabelece-se a correlação entre as leituras com TDR e a humidade obtida, por exemplo por análises ao solo, para obtenção da equação de regressão.
Na literatura são referenciados outros métodos que permitem determinar a ETc, sendo alguns mais dispendiosos e outros de aplicabilidade prática mais difícil. Entre estes é de referir a utilização de lisímetros de pesagem, utilizados na vinha para estabelecer coeficientes culturais, relacionando a medição da humidade do solo com os
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diversos factores que afectam a ETc (Williams, 1999). Contudo, este método é dispendioso e difícil de aplicar em vinha, devido à profundidade elevada do sistema radicular.
A ETc também pode ser calculada por métodos micrometeorológicos, dos quais se destacam o método das flutuações instantâneas (“eddy covariance”). Este método permite a medição directa da ETc, fazendo medição da evaporação do solo, e a medição da transpiração das plantas (fluxos ascendentes) e dos fluxos descendentes, a um determinado nível, acima da camada da vegetação, recorrendo a medições micrometeorológicas da componente vertical da velocidade do vento. Estas medições podem ser complementadas com dados da radiação e do fluxo de calor do solo, completando o balanço energético. Tem o inconveniente de ser um método dispendioso pelo que não é recomendável para medições de rotina e exige medições precisas. A vantagem deste método consiste na possibilidade de permitir uma boa resolução temporal (Sumner, 1996).
O método da razão de Bowen (quociente entre o fluxo de calor sensível e o fluxo de calor latente) apresenta-se como outra alternativa para o conhecimento da ETc. Este método recorre à equação do balanço de energia da superfície e aos gradientes verticais de temperatura e humidade determinados a dois níveis da camada limite acima do coberto vegetal para estimar a densidade de fluxo de calor latente e parte do princípio que o coeficiente de transporte de calor é igual ao coeficiente de transporte de humidade (Kh = Ke) (Pereira, 1989; Monteith et al., 1990; Jones, 1992; Silvestre, 2003).
Teor de água do solo
O estado hídrico do solo tem a vantagem de ser relativamente independente das condições ambientais, e pode ser avaliado pelo teor de água do solo (θs) e/ou o potencial de água do solo (Ψs).A sua avaliação em relação à cultura da vinha pode ser dificultada pela extensão e heterogeneidade do seu sistema radicular, dificultando a avaliação da humidade na zona perirrízica. Ultrapassando esta limitação, Pacheco (1989) concluiu que a variação da água disponível do solo estava directamente relacionada com a água absorvida pelas raízes, e posteriormente Trambouze (1996) evidenciou a razão entre a transpiração e a transpiração potencial.
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2.5 Necessidades hídricas e programação de rega
A quantidade e a qualidade de água disponível para os seres vivos nos ecossistemas terrestres dependem das entradas e saídas de água no perfil do solo, constituindo a disponibilidade de água na zona radicular o factor primordial que influencia a produtividade das culturas.
Face aos cenários que indicam uma diminuição dos recursos hídricos e por outro lado à crescente demanda hídrica pela agricultura, torna-se cada vez mais imperioso estabelecer um programa de gestão da água de rega eficaz, baseado nas necessidades hídricas reais das culturas, e que passa, por um lado, pelo conhecimento e quantificação, dos fluxos de entrada e saída de água nos sistemas agrícolas, avaliando a disponibilidade hídrica para as culturas ou, caso seja necessário, quantificar as necessidades de água de rega.
A programação da rega pode efectuar-se usando como base a estimativa ou a medição da ET, a evolução de alguns indicadores do estado hídrico, tanto do solo como da planta, conforme referido anteriormente, ou a partir do balanço hídrico do solo referido no ponto 2.4.1. e no qual as entradas e as saídas dos fluxos de água num dado volume de solo e num dado intervalo de tempo podem ser representadas expressão geral do balanço hídrico referida na equação 2.3.
Assim, reformulando a equação 2.3, a variação do conteúdo de água no solo, num determinado intervalo de tempo, é dada pela diferença entre os ganhos e as perdas de água no perfil do solo (Eq.2.10):
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É possível visualizar este conceito, aplicado à zona radicular de uma cultura, na Figura 2.5:
Figura 2.5 – Balanço hídrico na zona radicular
(adaptado de www.cotr.pt/informacao/web2/Papers/44.pdf)
Ficam assim delimitadas quatro zonas:
• Uma zona de saturação, acima da capacidade de campo, em que a água não está
disponível;
• Uma zona de conforto hídrico entre a capacidade de campo e o limite da reserva facilmente utilizável, onde se considera que a cultura se desenvolve em condições óptimas;
• Uma zona de carência hídrica entre este limite e o coeficiente de
emurchecimento, em que se reduz a evapotranspiração cultural de acordo com a redução do teor de água no solo;
• Uma zona de água não utilizável abaixo deste valor.
As estratégias para a condução da rega, visando o controlo do crescimento vegetativo, o aumento da eficiência da gestão da água e a qualidade da produção, têm evoluído nos anos mais recentes com o desenvolvimento de alguns métodos e técnicas para este fim.
A programação da rega tem sido efectuada assentando na monitorização do estado hídrico do solo e/ou nos métodos apoiados nas reacções fisiológicas das plantas, resultantes do seu grau de hidratação. Os indicadores do estado hídrico do solo
Rega
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reportam-se, por exemplo, à determinação do teor de água ou do potencial hídrico no solo.
Na maioria destes métodos de programação de rega é indispensável a medição de variáveis fisiológicas (como por exemplo o potencial hídrico foliar) para detectar limiares críticos. Quando se verifica uma aproximação a esses limiares surge o momento de desencadear a rega, devendo para isso haver medições frequentes. Apesar de serem boas indicadores da necessidade da rega, estas variáveis não indicam por si só uma quantificação da mesma.
Para que uma cultura tenha a máxima produtividade é indispensável que se mantenham as condições de conforto hídrico, em que a evapotranspiração também é maximizada. Assim, neste contexto, a programação da rega é efectuada a partir do cálculo da evapotranspiração (ET) máxima da cultura, recorrendo ao uso dos coeficientes culturais (Kc) (Paço, 2003). Subsistem, no entanto, algumas dificuldades na aplicação desta técnica, uma vez que as práticas culturais são importantes na determinação dos valores dos coeficientes culturais (Ritchie et al., 1990).
Devido às características climáticas da Região do Douro, com a precipitação concentrada no Inverno e com a previsível diminuição dos recursos hídricos durante o Verão, com consequências negativas sobre o comportamento fisiológico das videiras, repercussões sobre a sua longevidade e sobre a produtividade e composição dos frutos, há tendência para desenvolver estratégias de rega deficitária (RDI); rega deficitária continua (CDI)DI; Partial root drying (PRD) e outras estratégias de rega deficitária.
O défice hídrico pode ser propositadamente aplicado numa técnica designada por RDI (Regulated Deficit Irrigation). Pensa-se que a aplicação da rega deficitária surgiu na Austrália e que foi desenvolvida para controlar o excessivo vigor vegetativo em pomares muito compactos, durante a fase do crescimento vegetativo (Paço, 2003).
O RDI consiste na inferência de um curto período de défice hídrico logo após o vingamento das uvas para controlar o tamanho do bago e o crescimento vegetativo (Silvestre, 2003). Por vezes, pode igualmente ser induzido um segundo período, a seguir à fase do pintor para estimular a acumulação de antocianinas (Silvestre, 2003). Alguns investigadoresobservaram que após a exposição ao défice hídrico, em qualquer fase do estádio fenológico, ocorria uma diminuição do volume e do peso dos bagos, que se ficava a dever unicamente à diminuição do pericarpo, não tendo sido afectada a divisão celular, sendo igualmente referido que o crescimento dos bagos, entre a floração e o
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pintor é muito influenciado pelo estado hídrico (Becker et al., 1984; Ojeda et al., 2001). Assim, o crescimento das paredes celulares parece ser afectado irreversivelmente por um défice hídrico precoce limitando desse modo o alargamento subsequente das células do pericarpo e o crescimento dos bagos (Silvestre, 2003). Por outro lado, bagos mais pequenos parecem contribuir para aumentar a qualidade do vinho uma vez que é na película que se encontram os componentes do aroma que determinam a qualidade do vinho, sendo maior a proporção da película em relação à polpa para bagos de menores dimensões (Stoll et al., 2000; Silvestre, 2003).
Os obstáculos de implementação desta técnica prendem-se com a dificuldade em induzir défice hídrico, após o vingamento, porque nesta fase, a demanda atmosférica é frequentemente reduzida e ainda há bastante água disponível no solo. Também, para quantificar a carência hídrica necessária, que não afecte a produção e a qualidade do vinho, é necessário efectuar medições frequentes da humidade do solo (Stoll et al., 2000).
Outra técnica de rega é designada por PRD (Partial Rootzone Drying) que ocasiona respostas controladas de carência hídrica com o objectivo de promover a eficiência do uso de água. Esta técnica parte do princípio de que, quando uma parte do sistema radicular está em condições de défice hídrico, com tendência ao agravamento e outra parte está em condições de elevada disponibilidade de água verifica-se um atraso significativo do crescimento vegetativo e uma diminuição da condutância estomática. (Dry et al., 2001). Nestas condições não há alteração do estado hídrico e, não obstante, verificou-se que houve uma redução significativa do crescimento vegetativo (Loveys et
al., 2000), bem como do peso de lenha de poda, uma diminuição relevante da área foliar
associada aos crescimentos secundários (netas) e uma restrição do comprimento dos sarmentos (Silvestre, 2003). Tem sido referido que a redução do vigor origina uma maior exposição solar dos cachos, contribuindo para uma melhoria de qualidade e uma redução nas concentrações de zeatina e zeatina-riboside nas raízes, ápices dos sarmentos e gomos, podendo contribuir para a redução do crescimento e intensificação da dominância apical sem comprometer a produção (Stoll et al., 2000).
Para a aplicar a PRD adopta-se o princípio da rega alternada de cada lado da linha a intervalos de 10-15 dias, de modo a que o sistema radicular da videira não seja comprometido por uma restrição exagerada do teor de água do solo (Dry et al., 2001). Esta alternância previne os efeitos prolongados da secagem parcial de parte das raízes a
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par de uma parte bem regada, devido à natureza transitória da acumulação de ácido abcíssico nas raízes em solo seco (Loveys et al., 2000; Silvestre, 2003).
A programação de regas deficitárias, com base em métodos e técnicas apropriadas, permite melhorar consideravelmente a eficiência do uso de água uma vez que se obtêm produções idênticas às obtidas com recurso a regas abundantes. Estas técnicas permitem uma correcta gestão do uso de água promovendo a sustentabilidade deste recurso, por vezes tão escasso e essencial para a vida.
2.6 Mecanismos de resistência à seca e factores que causam deficit de água
Muitas plantas estão expostas à seca e, para sobreviverem desenvolveram mecanismos para lidarem com o stress hídrico. A intensidade do stress hídrico na planta depende do grau de redução do potencial hídrico e do potencial de pressão (turgidez da célula) em relação aos valores considerados óptimos (Hsiao et al., 1976). As condições de deficit hídrico associadas a temperaturas e intensidade de radiação solar elevadas e baixa humidade atmosférica influenciam o crescimento e a produtividade das culturas.
A capacidade das plantas se adaptarem e sobreviverem às secas depende de mecanismos morfológicos, anatómicos, fisiológicos e bioquímicos que lhes permite alcançar níveis substanciais de produtividade em ambientes secos. Os mecanismos que contribuem para a resistência das plantas à seca são convencionalmente classificados em três tipos (Jones, 1992): (1) Evitar ou impedir o stress, inclui os mecanismos que minimizam a ocorrência de deficits hídricos prejudiciais; (2) Tolerância ao stress, inclui as adaptações a nível fisiológico e bioquímico que capacitam a planta de continuar a funcionar apesar do deficit hídrico e (3) Mecanismos de eficiência, que optimizam a utilização dos recursos, especialmente a água.
Os mecanismos que permitem evitar ou impedir o stress ocorrem em climas com regiões secas bem definidas. Estas plantas, e entre elas a vinha têm um sistema radicular profundo e denso em detrimento do crescimento da parte aérea da planta que lhes permite captarem mais água do solo em períodos de maior escassez (Turner, 1986; Kozlowski et al., 1991). Desenvolveram estratégias de redução da perda água por transpiração ou por ajustamento osmótico (Kramer, 1980; Turner, 1986).
21 Sistema radicular
O sistema radicular da vinha adulta pode ser atingir, ou mesmo ultrapassar, 3 m de profundidade, apesar de a sua maior concentração de raízes se situar entre as camadas de 0,5 e 1,5 m (Doorenbos et al., 1979; Malheiro 2005). Contudo, diversos factores, como por exemplo, o teor de água no solo (Araujo et al.,1995) e o tipo de solo (Doorenbos e Kassam, 1979) podem influenciar a profundidade das raízes. Nagarajah (1987) mostrou que as raízes das vinhas regadas ‘‘Thompson Seedless’’ em solos de textura moderada e fina situavam-se entre os 0,6-0,4 m e a maiores profundidades (de 1,2 a 0,6 m), em solos grosseiros com mais infiltração de água, alcançavam profundidades maiores (até 2,2m). Araujo et al., (1995) chegaram à conclusão que em vinhas regadas o sistema radicular concentrava-se perto da superfície.
Foi também provado (Reynolds et al., 1994) que um solo com menor capacidade de armazenamento de água detém um menor teor de água disponível para a vinha. Mas, Myburgh et al., (1996) ao aumentarem a capacidade de retenção de água no solo em lisímetros de 0,4 para 1,2 m de profundidade obtiveram um acréscimo de 58% no consumo de água por videiras “Pinot noir”, pelo que concluíram que, com algumas restrições, a rega podia compensar a falta de profundidade dos solos.
Os mecanismos de tolerância das plantas ao stress hídrico são aqueles que ocorrem quando os seus ciclos de actividade estão adaptados ao período de seca e elas desenvolveram estratégias para o permitir.
Regulação osmótica
A concentração de açúcares solúveis e de outros compostos de baixo peso molecular, tais como aniões orgânicos (ácido succínico, málico, cítrico, fumárico), aminoácidos (glicina, serina e prolina), compostos quaternários de amónio (glicinabetaína, sorbitol, pinitol) e iões inorgânicos (K+, Cl-, NO3-), induz uma redução do potencial osmótico, permitindo a conservação da turgescência das células, se mantenha, tanto quanto possível, com valores positivos (Hsiao et al., 1976; Turner et
al., 1980; Morgan, 1984; Pereira, 2000).
Esta regulação osmótica, tem sido demonstrada, na prática, em videiras submetidas a stress hídrico, quer em folhas (Chaves et al., 1987; Downton, 1987;
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Pereira, 2000) quer em raízes (Düring et al., 1997; Pereira, 2000), e permite, em geral, a preservação de importantes processos metabólicos, nomeadamente a resistência estomática associada ao encerramento dos estomas e à diminuição da fotossíntese na presença de potenciais hídricos mais negativos, na continuidade do crescimento celular ou em diferentes reacções enzimáticas (Turner et al., 1980; Düring et al., 1982; Taiz et
al., 1998; Pereira, 2000). Mais ainda, a regulação osmótica permite o aumento do
gradiente de potencial hídrico entre as folhas e o solo, favorecendo a capacidade para a planta extrair água do solo em condições de secura edáfica. (Jones et al., 1984; Geiger
et al., 1991; Taiz et al., 1998; Pereira, 2000).
Eficiência do uso de água
É outro mecanismo de tolerância à escassez hídrica (Kozlowski et al., 1991). O termo “eficiência do uso de água” (“Water Use Efficiency”, WUE) é usado em ecossistemas agrícolas para indicar a razão entre o rendimento da cultura (produção de biomassa) por unidade de água consumida, o que inclui as perdas por evapotranspiração (Kramer, 1980; Sinclair et al., 1984; Malheiro, 2005).
Contudo, os fisiologistas definem WUE, através das trocas gasosas expressas pela razão entre a assimilação líquida de CO2 (A) e a condutância estomática (gs) (A/gs, eficiência intrínseca), ou a taxa de transpiração (E) (A/E, eficiência instantânea) (Kramer, 1980; Chaves et al., 1987; Malheiro, 2005).
É de notar que estas duas formas de WUE não são equivalentes, como demonstraram Padgett-Johnson et al., (2003), que usando o método das trocas gasosas e o método do rácio absorção de CO2/taxa de transpiração, chegaram a diferentes resultados na quantificação de produção de biomassa ou na medição do uso de água para diferentes espécies de Vities.
O stress hídrico nas plantas também pode ocorrer na ausência de um período de seca devido à elevada perda de água por transpiração (Kramer, 1980) causada por uma elevada demanda evaporativa em consequência de uma elevada radiação solar e de uma baixa humidade relativa. Nestas condições o défice de pressão de vapor (VPD), que corresponde ao défice de saturação, isto é à tensão máxima (saturação) – tensão actual aumenta e ocorre um aumento do gradiente de pressão entre a folha e o ar (Turner, 1986; Malheiro, 2005).
23 Controlo estomático das trocas gasosas
As trocas gasosas das folhas são, maioritariamente, feitas através dos estomas, que são poros que existem na epiderme das plantas, principalmente nas folhas (Silvestre, 2003). Estão rodeados por duas células distintas da epiderme denominadas células estomáticas, ou ostiolares, sendo a sua turgescência responsável por uma maior ou menor abertura do poro (Meyer et al., 1983). Uma das mais importantes defesas das plantas à carência hídrica é a diminuição da abertura estomática, em que o fecho dos estomas reduz a transpiração mas, simultaneamente impede a absorção de CO2 com consequente redução da actividade fotossintética.
Assim, ao longo do dia à medida que o stress hídrico aumenta, o potencial hídrico foliar mostra grandes flutuações diurnas que reflectem mais as condições atmosféricas que o potencial de água no solo (Ψs) (Smart et al., 1983; Champagnol, 1984). De manhã, com baixa temperatura e humidade relativa elevada, o potencial hídrico do ar (Ψar) é elevado (mais próximo de zero) do que resultam baixas demandas evaporativas com o potencial hídrico das folhas (Ψf) a aproximar-se de Ψs. Com o aumento da radiação solar, enquanto Ψf se torna mais negativo os estomas abrem. (Silvestre, 2003). A transpiração aumenta e se, eventualmente exceder a absorção as folhas perdem turgidez levando ao encerramento gradual dos estomas (Oliveira, 1987). O fecho dos estomas em resposta directa ao decréscimo do potencial hídrico foliar (Ψf) é um mecanismo de defesa (Jones, 1992; Silvestre, 2003) designado de “feedback response”.
Este mecanismo é clássico das plantas cuja condutância estomática responde directamente às diferenças do potencial foliar originadas pelo deficit hídrico, ou por uma elevada demanda evaporativa.
A resposta fisiológica do fecho dos estomas na presença de elevados valores de défice de pressão (VPD), tem sido referida como um processo de controlo da condutância estomática (gs) designando-se de “feed-forward response” (Franks et al., 1997). Esta resposta funciona como um factor de defesa, rápido e flexível, pelo qual os estomas fecham mais do que necessitam, limitando as perdas de água pela transpiração, mesmo em solos húmidos (Schulze, 1986) fazendo aumentar a eficiência do uso de água e mantendo o potencial hídrico foliar.
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2.7 Disponibilidade dos recursos hídricos e incertezas face às alterações climáticas
Em Portugal a disponibilidade dos recursos hídricos varia substancialmente no espaço e no tempo (Figura 2.6). Em termos temporais, a precipitação tem uma forte componente sazonal, ocorrendo cerca de 70% a 80% no período de Abril a Novembro (Santos et al., 2001). A distribuição espacial da precipitação determina que as bacias hidrográficas do Noroeste recebam uma precipitação média anual de aproximadamente 2200 mm ano, enquanto que a bacia do Guadiana recebe apenas 570 mm/ano (Santos et
al., 2001). A bacia hidrográfica do Tejo constitui uma espécie de transição entre o norte
húmido e o sul mais seco. As variações interanuais na quantidade de precipitação são um indicador de alguma importância no clima de Portugal. A título de exemplo pode-se destacar que a precipitação média anual variou entre um mínimo de 550 mm e um máximo de 1450 mm no período de 1940-1991 (Santos et al., 1991). Nalguns anos a quantidade de precipitação anual fica muito aquém dos valores normais, dando origem a situações de seca meteorológica.
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Figura 2.6 – Valores médios no período 1961-90 da precipitação média anual em Portugal Continental (esquerda), precipitação no Inverno (centro) e precipitação no Verão (direita) (IM, 2005).
No glossário meteorológico/climatológico do Instituto de Meteorologia (IM), define-se seca como um período de persistência anómala de tempo seco de modo a causar problemas na agricultura, na pecuária e/ou no fornecimento de água. Em geral, é usual fazer-se a distinção entre seca meteorológica, seca agrícola, seca hidrológica e seca sócio-económica dependendo da sua duração. Assim, segundo o site do IM a seca meteorológica define-se como “uma medida do desvio da precipitação em relação ao valor da normal; caracteriza-se pela falta de água resultante do desequilíbrio entre a precipitação e a evaporação, em consequência de outros elementos como a velocidade do vento, temperatura, humidade do ar e insolação”.
Parafraseando o Instituto de Meteorologia, “a seca agrícola está associada à falta de água no solo, e causada pelo desequilíbrio entre a água disponível no solo, a necessidade das culturas e a transpiração das plantas. Este tipo de seca está relacionado com as características das culturas, da vegetação natural, ou seja, dos sistemas agrícolas em geral”.
De acordo com o mesmo Instituto, a “seca hidrológica está relacionada com a redução dos níveis médios de água nos reservatórios e com a depleção de água no solo. Este tipo de seca está normalmente desfasado da seca meteorológica e agrícola, dado que é necessário um período maior para que as deficiências na precipitação se manifestem nos diversos componentes do sistema hidrológico”.
