IMPACTOS DA REGA DEFICITÁRIA EM MILHO E EM TRIGO: AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE ECONÓMICA DA ÁGUA

(1)

IMPACTOS DA REGA DEFICITÁRIA EM MILHO E EM TRIGO: AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE ECONÓMICA DA ÁGUA

Luís S.Pereira e Gonçalo Rodrigues

Centro de Estudos de Engenharia Rural, Instituto Superior de Agronomia, Universidade Técnica de Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa, Portugal, Fax: +351 21 362 1575. lspereira@isa.utl.pt

Resumo

Devido à ocorrência de secas, os agricultores poderão ter que adoptar a técnica de rega deficitária, tornando-se esta um tema de elevada importância na agricultura portuguesa. A técnica da rega deficitária consiste em deliberadamente aplicar dotações de rega inferiores às necessidades hídricas reais da cultura, afectando consequentemente a sua produção. Os seus impactos ao nível da produtividade da cultura e dos respectivos resultados económicos podem ou não ser negativos, dependendo estes da calendarização de rega adoptada e dos modelos ao dispor do agricultor para a implementar. As perdas de produção associadas à rega deficitária podem ser aceitáveis se a gestão da rega for efectuada de modo a controlar o défice, e se este for imposto nos estágios em que a cultura é menos sensível. Este trabalho tem como objectivo avaliar as produtividades da água para as culturas do milho, girassol e trigo, em algumas parcelas do perímetro de rega da Vigia recorrendo à utilização de dois modelo se simulação do balanço hídrico do solo – WinISAREG e SIMDualKc. Os resultados obtidos pela análise da razão entre o valor da produção e o custo da água revelam que a rega deficitária pode ser viável para os custos actuais da água mas não se ocorrer cobertura total dos custos de investimento e que a viabilidade depende fortemente dos desempenhos dos sistemas de rega.

Palavras chave: balanço hídrico, calendarização da rega, produtividade da água, custos da água.

Abstract

In drought years, farmers may have to adopt deficit irrigation to cope with limited water availability, which makes this technique to have an increased importance for Portuguese agriculture. Deficit irrigation consists in deliberately apply irrigation depths smaller than those required to satisfy the crop water requirements, thus affecting evapotranspiration and yields. Impacts on yields and related economic results should not be negative and depend upon the adopted irrigation scheduling, production costs, irrigation performances, and yield values. Support to farmers through the use of simulation models may help them to adopt an irrigation management that controls water deficits in such a way that deficits are applied during the less sensitive crop development stages. The main goal of this work is to evaluate the water productivities of maize, sunflower and wheat crops in some Vigia irrigation district plots, using two soil water balance simulation models – WinISAREG and SIMDualKc. The results analyzed through the economic water productivity ratio show that deficit irrigation may be feasible when water costs do

(2)

not cover the total investment costs and are dependent of the performance of the irrigation systems used by the farmers.

Keywords: water balance, irrigation scheduling, water productivity, water costs. Introdução

A água assume um papel fulcral no desenvolvimento. Hoje em dia, um dos grandes problemas com que nos deparamos é a sua crescente escassez, levando à necessidade de optimizar a sua utilização em todas as actividades humanas, nomeadamente em rega, que utiliza grande parte dos recursos hídricos mundiais. O elevado uso por este sector deve-se ao facto de que, em climas áridos, semi-áridos e sub-húmidos, é a rega a solução que permite atingir níveis aceitáveis de produção agrícola. A conservação e a poupança desempenham assim um papel fundamental para conviver com a escassez (Pereira et al., 2002; Pereira, 2002).

A rega em défice, em que as necessidades de água das culturas só são parcialmente satisfeitas, pode constituir uma tecnologia apropriada ou levar a perdas de produção economicamente inviáveis; a rega em excesso leva a um desperdício de água, a um aumento dos custos de produção e a uma gestão inapropriada dos recursos hídricos disponíveis. Visto isto, a adopção de tecnologias apropriadas para a condução de rega – quando e quanto regar – assume importância fundamental. Para tanto, entre outras tecnologias, pode recorrer-se à simulação do balanço hídrico das culturas e posterior análise económica utilizando os resultados dessa simulação.

Vários indicadores se podem utilizar para avaliar o uso da água em condições de escassez (Pereira, 2003; 2005; 2007). Neste trabalho a escolha incidiu sobre a produtividade da água (WP), com o objectivo de avaliar os impactos da rega deficitária nas culturas do milho e trigo, em rega por aspersão, em algumas parcelas do regadio da Vigia (ARV), Alentejo, Portugal. Para o efeito, as WP foram calculadas a partir das dotações brutas de rega (Db) e da estimativa da produção máxima da cultura (Ym), estimada a partir dos dados climáticos da região e de valores

observados. As dotações líquidas (D) foram obtidas por simulações com recurso a dois modelos – WinISAREG (Pereira et al., 2003) e SIMDualKc (Godinho et al., 2007) – utilizando-se dados climáticos diários da Estação Meteorológica de Évora e as propriedades hidráulicas dos solos das parcelas em estudo disponíveis em base de dados (Paz et al., 2007). As Db foram calculadas a partir das dotações D e das eficiências de aplicação (Ea) avaliadas previamente nas mesmas parcelas. A Ym foi

determinada recorrendo.

A análise incidiu sobre os anos de procura climática média, alta e muito alta, os quais foram seleccionados a partir das séries de necessidades líquidas de rega (NIR) do milho e do trigo, calculadas através dos modelos referidos e ajustando uma distribuição normal àquelas séries de NIR. Para tais anos, estudaram-se diferentes estratégias de rega com diferentes níveis de restrições nas dotações e avaliaram-se os impactos destas estratégias na produção em termos de resultados económicos e de produtividade da água. Os custos da água para a rega, necessários ao cálculo da produtividade económica da água, resultaram da avaliação de inquéritos previamente realizados na ARV, tendo em conta os custos de investimento e de exploração da obra.

(3)

Material e métodos Produção potencial

A produção máxima de uma cultura (Ym) é definida como a produção colhida de

uma variedade altamente produtiva, bem adaptada às condições climáticas onde está inserida, sob condições onde a água, os nutrientes e as doenças e pragas não limitam a produção. (Doorenbos e Kassam, 1979) Os factores climáticos que determinam a produção são a temperatura, a radiação e a duração de todo o período de crescimento, além dos requisitos específicos de cada cultura em temperatura e duração do dia. O crescimento e produção de uma cultura são afectados pela radiação recebida durante o período de crescimento pelo que a sua resposta em relação à quantidade de radiação pode ser convertida em crescimento e produção, diferente de cultura para cultura. Esta diferença tem um efeito importante na eficiência da utilização da água para a produção. Por exemplo, o milho pode converter 1 a 2 % da radiação captada em crescimento.

A produção máxima Ym de uma cultura, obtida quando a evapotranspiração cultural

é máxima ETc também, pode ser calculada segundo a metodologia proposta por Doorenbos e Kassan (1979) a partir da produção potencial (Ymp, kg/ha/período).

Esta refere-se a uma variedade altamente produtiva, adaptada ao clima, que tem o seu crescimento sob condições não coactivas, com um período de desenvolvimento de G dias. Quando ym > 20 kg/ha/hora é estimada por

Ymp =

cL

×

cN

×

cH

×

G

×

[

F

×

(

0 .

8 +

0 .

01 ×

y

m

)

×

y

o

]

+

(

1 −

F

) (

×

0 .

5 +

0 .

025 ×

y

m

)

×

y

c (1) ou, quando ym < 20 kg/ha/hora, por

Ymp =

cL

×

cN

×

cH

×

G

×

[

F

×

(

0 .

5 +

0 .

025 ×

y

m

)

×

y

o

+

(

1 −

F

) (

×

0 .

05 ×

y

m

)

×

y

c

]

(2) onde cL é a correcção para o desenvolvimento da cultura ao longo do tempo e a

área da folha [ ]; cN é a correcção para a produção líquida de matéria seca (0.6 para climas frios e 0.5 para climas quentes) [ ]; cH é a correcção para a fracção colhida [ ]; G é o período de crescimento total [dias]; F é a fracção do dia em que o céu se encontra nublado [ ]; ym é a quantidade bruta de matéria seca foliar da

cultura para um dado clima [kg ha-1_dia-1_{]; y}

o é a produção bruta de matéria seca da

cultura padrão para um dado local num dia completamente nublado [kg ha-1_dia-1_{] e}

yc é a produção bruta de matéria seca da cultura padrão para um dado local num

dia não nublado [kg ha-1_dia-1_].

Modelo WINISAREG

O WINISAREG é um modelo de simulação do balanço hídrico de uma cultura que visa a simulação e programação da rega para uma determinada combinação de solo-clima-cultura, ou avaliar os esquemas de rega seleccionados (Pereira et al., 2003). Tem como base o modelo ISAREG (Teixeira e Pereira, 1992; Liu et al., 1998), utiliza a metodologia de cálculo da evapotranspiração cultural proposta por Allen et al, (1998). Inclui os programas EVAP56 para o cálculo da evapotranspiração de referência e KCISA para a parameterização das culturas com vista ao cálculo da evapotranspiração das culturas (Rodrigues et al., 2000). Os cálculos podem ser feitos para intervalos diários, decendiais ou mensais. O diagrama do modelo apresenta-se na Fig. 1.

(4)

1) Calendarizar a rega visando a máxima produção;

2) Simular um esquema de rega usando limites seleccionados;

3) Avaliar um esquema de rega quando a água é aplicada em datas especificadas;

4) Procurar um esquema de rega óptimo sob condições de disponibilidade de água limitada, com dotações constantes ou variáveis;

5) Executar o balanço hídrico sem rega; e 6) Calcular as necessidades de rega.

Figura 1. Estrutura do modelo WINISAREG.

Os dados necessários para realizar o balanço hídrico de água no solo são armazenados em diversos ficheiros ou numa base de dados (Microsoft Access). Os dados são geridos a partir do menu principal e referem-se a:

a) _{Dados meteorológicos: Precipitação efectiva, Pe [mm], e evapotranspiração} de referência, ETo [mm];

(5)

b) Dados culturais: datas das fases do ciclo cultural e respectivos coeficientes culturais, Kc; profundidades radiculares, z [mm]; e a fracção de água do solo esgotável sem provocar carência hídrica, p;

c) Dados de solo, referentes às múltiplas camadas do solo: para cada camada, a respectiva profundidade, d [m], capacidade utilizável, TAW [mm m-1] ou teores de água à capacidade de campo e no coeficiente de emurchecimento; d) Dados relativos à ascensão capilar e à percolação profunda, que se podem

calcular através de equações paramétricas em função das propriedades hidráulicas do solo, da profundidade da toalha freática, da ETc e da água disponível no solo (Liu et al., 2006);

e) Dados sobre as opções de rega, ficheiro que ajuda o utilizador a guardar as várias opções de simulação que vai utilizando e se referem aos items 1 a 7 referidos acima;

f) Dados sobre restrições de água, referentes às restrições impostas aos esquemas simulados relativamente aos volumes de água disponíveis e aos períodos em que estão disponíveis.

Para avaliar esquemas alternativos de rega no que se refere aos seus impactos sobre as produções obtidas, utiliza-se uma função água-produção simplificada proposta por Stewart et al. (1977). A cada esquema de rega deficitário corresponde um rácio de evapotranspiração relativa ETa/ETc entre a evapotranspiração actual (ETa) e a evapotranspiração máxima (ETc), e portanto a um défice de evapotranspiração relativa (1- ETa/ETc). A correspondente quebra de produção é então (1-Ya/Ym), onde Ya e Ym são as produções da cultura quando a ET iguala ETa e ETc respectivamente. Foi observado empiricamente que, quando ETa/ETc > 0.5, estes défices relativos estão linearmente relacionados:

(1-Ya/Ym) = Ky (1- ETa/ETc) (3)

O factor de sensibilidade hídrica Ky está tabelado para várias culturas (Allen et al., 1998). Aplicações recentes em milho são as de Popova et al. (2006) e Cancela et al. (2006).

Modelo SIMDualKc

O modelo SIMDualKc foi desenvolvido tendo em vista o cálculo da evapotranspiração cultural (ETc) e a calendarização da rega, usando a metodologia dos coeficientes culturais duais (Kcb + Ke) proposta por Allen et al. (1998, 2005a). Este método considera separadamente a evaporação do solo e a transpiração da cultura, analisando o modo como a água da precipitação e da rega são usadas pelas culturas.

O cálculo da evapotranspiração cultural utilizando a metodologia dos coeficientes culturais (Kc) médios, relativos às várias fases das culturas, fornece resultados satisfatórios para cálculos com diferentes passos temporais, incluindo a estimativa da evapotranspiração diária para a maioria das aplicações (Pereira, 2004). No entanto, para regas de alta-frequência e para culturas com cobertura parcial do solo, assim como para regiões com precipitação frequente, o uso da metodologia dos coeficientes culturais duais permite produzir estimativas da evapotranspiração cultural mais exactas (Allen et al., 2005b). De facto, dividir o coeficiente cultural (Kc) nas componentes de evaporação do solo (Ke) e de coeficiente cultural basal (Kcb) permite uma melhor percepção das fracções de água, provenientes da precipitação ou da rega, utilizadas pela cultura, assim como avaliar as vantagens de

(6)

manter uma fracção do solo seca ou utilizar “mulches” para controlar a evaporação do solo (E). Entre as primeiras aplicações da metodologia dos coeficientes culturais duais conta-se a realizada por Liu e Pereira (2000) para as culturas de trigo e milho na China.

O objectivo principal do modelo SIMDualKc é desenvolver opções para a calendarização da rega, nomeadamente para culturas com cobertura parcial do solo, especialmente hortícolas e pomares, e/ou para sistemas com regas de alta-frequência como é o caso da microrrega. O modelo foi validado para diversas culturas, com cobertura do solo parcial e completa, recorrendo a vários métodos de rega, incluindo a rega por gravidade, a aspersão e a microrrega, usando dados do campo recolhidos em várias regiões do Mediterrâneo e na Ásia Central.

A aplicação foi estruturada segundo uma arquitectura de três camadas (Fig. 1), onde existe uma base de dados, o modelo computacional e a interface gráfica (Rolim et al., 2006). A base de dados permite guardar a informação relativa ao solo, cultura, clima, sistema de rega e características da simulação, permitindo construir o campo da simulação.

Figura 2. Estrutura do modelo SIMDualKc.

Os dados de base são inseridos no modelo, no inicio da simulação, através de uma base de dados em MSAccess (Figura 2) e referem-se a:

a) Dados meteorológicos: temperaturas mínima, Tmin, e máxima, Tmax, diárias, [ºC]; velocidade do vento, u2 [m s-1]; radiação solar [kJ dia-1]ou horas de sol descoberto [h], evapotranspiração de referência, ЕТo [mm]; precipitação efectiva, Pe [mm]. Há, porém, a opção de cálculo de ETo em condições de dados insuficientes.

b) Dados de cultura: data de plantação, duração dos diferentes estágios culturais, L [dias]; valores tabelados (ou observados) do coeficiente cultural basal, Kcb; comprimento máximo e mínimo da raiz, Zr [m]; altura da cultura [m]; fracção de solo molhada pela rega, fw; fracção de solo coberta, fc; fracção de solo molhado que se encontra exposto há radiação solar, few; fracção de esgotamento da água do solo em conforto hídrico, р,

c) Dados de solo: profundidade da camada evaporativa, d [mm]; água facilmente evaporável, REW [mm]; água totalmente evaporável, TEW [mm]; total de água disponível, TAW [mm m-1].

(7)

Produtividade da água

Actualmente, existe uma forte tendência para maximizar a produtividade da água (WP) em detrimento da atenção dada a outros indicadores de desempenho. WP pode ser definida como a razão entre a produção atingida pela cultura, em kg e o uso da água, expresso em m3_{(Pereira, 2007):}

TWU Ya

WP= (4)

em que Ya é a produção atingida e TWU a água total utilizada para atingir Ya, incluindo a precipitação. Contudo, TWU pode referir-se exclusivamente ao total de água utilizada na parcela (TWUFarm), incluindo a precipitação e a rega (WPFarm),

Farm Farm

TWU

Ya

WP

=

(5)

ou considerar-se apenas a água de rega (IWUFarm), tendo-se então:

Farm Farm I IWU Ya WP₋ = (6)

A equação 3 pode tomar uma forma diferente, visto a água ter diferentes origens:

I

SW

CR

P

Ya

WP

+

Δ

+

=

(7)

onde P é a precipitação, CR é a ascensão capilar, ∆SW é a diferença da água do solo entre a plantação e a colheita e I é a dotação de rega, todos expressos em mm.

O significado destes indicadores é necessariamente diferente e pode causar contradições ao usar-se apenas a expressão “produtividade de água”. A ideia de que ao aumentar a produtividade da água existe poupança de água não é inteiramente verdade visto que é necessário distinguir entre uso consumptivo e não consumptivo (ver Pereira et al., 2002; Pereira, 2007).

É, também, importante considerar as questões económicas relacionadas com a produtividade da água, visto que o objectivo do produtor é maximizar rendimentos e lucro. Substituindo o numerador das equações acima referidas pelo valor monetário da produção Ya atingida pela cultura, a produtividade económica da água (EWP) é expressa em €/m3_{e definida por:}

TWU

Ya

Valor

EWP

=

(

)

(8)

Contudo, a economia da produção é menos visível nesta forma do que se o numerador e o denominador forem expressos em termos monetários, respectivamente o valor da quantidade produzida e o custo da TWU, traduzindo-se pela seguinte razão:

(8)

( )

(

TWU

)

Custo

Ya

Valor

EWPR

=

(9)

ou, assumindo que todos os custos da água se devem aos custos da rega, por:

( )

I

Custo

Ya

Valor

EWPR

=

(10)

A Figura 3 descreve o procedimento para determinar a produtividade da água, assim como os processos intermédios, tais como a determinação da produção potencial da cultura (Ym) e a determinação das dotações brutas aplicadas,

recorrendo aos modelos KCISA (Rodrigues et al., 2000), WinISAREG (Pereira et al., 2003) e SIMDualKc (Godinho et al., 2007).

Figura 3. Diagrama dos principais procedimentos para o cálculo da produtividade da água Dados Climáticos − Tmax e Tmin − RH − u2 − n Dados Pedológicos − Duração dos períodos do ciclo vegetativo Dados Culturais − Profundidade do solo − Textura − CC e CE Sistemas de Rega − Eficiência dos sistemas WinISAREG − Dotação Líquida − Precipitação − ETm e ETa − S ini and S end

KCISA − Kc ini, Kc mid and Kc end − p Cálculo Dotações Brutas

WP

Cálculo Ym SIMDUAlKC − Dotação Líquida − Precipitação − ETm e ETa − S ini and S end

(9)

Com os resultados obtidos das simulações efectuadas com os modelos referidos, e para as diferentes estratégias de rega e para diferentes probabilidades de procura climática, estimaram-se valores para a produção real da cultura (Ya) assim como as diferentes produtividades da água (WP, WPFarm WPI-Farm e EWP).

Custos da água para rega

Para o cálculo da EWP é necessário conhecer o custo de cada metro cúbico de água. No cálculo da EWP foi considerada a situação actual, em que a água de rega tem o custo de 0,04 €/m3, e outras dois cenários, um em que foram considerados os custos de exploração, manutenção e conservação (componente variável dos custos) e outra em que foi considerada uma cobertura total dos custos, incluindo os de investimento. Para estimar estes custos recorreu-se a dados publicados por Noéme et al. (2004) relativos ao Aproveitamento Hidroagrícola da Vigia, que tem uma área total de 1505 ha e se situa no Alentejo, Sul de Portugal. Resultaram assim os dados constantes da Figura 4.

Figura 4. Estimativa dos custos do Aproveitamento Hidroagrícola da Vigia (preços de 2003)

Investimento Valor (€) Vida Útil (anos) Valor médio _{actual (€/ano)} (€/ha)

Barragem 2142543 50 42851

Estrada Ligação 288053 15 19204

Edifício e Estação Elevatória 1018077 50 20362

Instalação eléctrica do

edifício 494743 15 32983

Rede Fixa de Rega 502925 25 20117

Peças e Acessórios diversos 149305 15 9954

Sub-Total 145469 96.66 (27%)

Conservação e Exploração (€)

CMVMC: Custo das Mercadorias Vendidas e das Matérias

Consumidas 120683

FSE: Fundo Social Europeu 159223

Impostos 289 Pessoal 91083

Outros custos e Perdas operacionais 410

Amortizações 11320 Provisões 3181

Custos e Perdas Financeiras 4602

Custos e Perdas Extraordinárias 3008

Sub-Total 393799 261.66 (73%)

Total 539268 358.32

Na Figura 5 são referidos os valores obtidos para os diversos custos, considerando um consumo total de 4719478 m3_{de água no ano de 2003. A componente fixa é}

dada pela equação:

Total Consumo to Investimen Fixa Componente = (11)

(10)

e a componente variável é dada pela equação: Total Consumo Exploração e o Conservaçã Variável Componente = (12)

Figura 5. Estimativa dos custos fixos e variáveis

Consumo Total

(m3₎ Investiment_{o (€/ano)} Componente _{Fixa (€/m}3₎

Conservação e Exploração (€/ano) Componente Variável (€/m3₎ 4719478 145469 0.0308 393799 0.0834

A cobertura total dos custos resulta da soma da componente fixa com a componente variável. Na Figura 6 resumem-se as três situações consideradas no cálculo da EWPR.

Figura 6. Valores considerados para o custo da água de rega no Aproveitamento Hidroagrícola da Vigia

Situação Actual Cobertura Parcial dos Custos Cobertura Total dos Custos

0.04 €/m3_0.0834_€/m3_0.1143_€/m3

Resultados

Estimativa das produtividades físicas e económicas da água

As diferentes estratégias de rega simuladas são indicadas nas figuras 7, 8 e 9 para as culturas do milho, girassol e trigo, respectivamente. As condições de procura climática e os correspondentes anos para que se fizeram as simulações são apresentados nas Figuras 7, 8 e 9. As dotações brutas Db foram determinadas considerando as eficiências de aplicação observadas nas parcelas estudadas: 50% para a parcela Monte I., 41% para a parcela T-104 e 54% para a parcela T-134 e são próximas das estimadas por Noéme et al. (2004).

Figura 7. Estratégias de rega adoptadas nas simulações para a cultura do milho

Esquema de rega Descrição Restrição Sem restrição Dotação fixa (15mm) e MAD = p Sem Restrições

R-1 Dotação fixa (15mm) e MAD = 0.95p 660 mm

(11)

Figura 8. Estratégias de rega adoptadas nas simulações para a cultura do trigo

Esquema de rega Descrição Restrição Sem restrição Dotação fixa (15mm) e MAD = p Sem Restrições

Figura 9. Condições de procura climática relativas ao período cultural do milho

Parcela Condições de Procura _Climática Ano Precipitação Total _(mm)

Média 1985 105.2 Forte 1965 55.9 T – 104 Muito Forte 1999 154.8 Média 1982 98.1 Forte 1965 55.9 T – 134 Muito Forte 1999 154.8 Média 1982 98.1 Forte 1965 55.9 Monte I. Muito Forte 1999 154.8

Figura 10. Condições de procura climática relativas ao período cultural do trigo

Parcela Condições de Procura _Climática Ano Precipitação Total _(mm)

Média 1985/1986 483.0 Forte 1986/1987 359.4 T – 104 Muito Forte 1998/1999 280.6 Média 1979/1980 239.1 Forte 1986/1987 359.4 T – 134 Muito Forte 1998/1999 280.6 Média 1979/1980 239.1 Forte 1996/1997 612.5 Monte I. Muito Forte 1998/1999 280.6

Análise de resultados da produtividade da água

O estudo foi realizado para cada ano de procura climática, e para cada combinação solo-cultura sem e com restrições nas disponibilidades de água. O valor unitário da produção das culturas do milho é de 0.16 €/kg e da cultura do trigo de 0.14 €/kg. A opção “óptima” para rega deficitária foi determinada como sendo a estratégia de rega que use menos água mas não provoque uma quebra de produção > 25%. Adoptaram-se as mesmas estratégias para ambos os modelos. Nas Figuras 11 e 12 são apresentadas as produtividades físicas (WP, WPI-Farm) Os valores obtidos

(12)

Figura 11. Produtividade da água (WP) da cultura do milho: a) sem restrições e b) com restrições

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40

Média Forte Muito Forte

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática kg m-3 a) 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática kg m-3 b) WinISAREG SIMDualKc

Figura 12. Produtividade da água de rega (WPI-Farm) na cultura do milho: a)

sem restrições e b) com restrições

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática kg m-3 a) 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

As produtividades económicas (EWP) para a cultura do milho para diferentes anos de procura climática e solos, para as opções estudadas, apresentam-se na Figura 13.

(13)

Figura 13. Produtividade económica da água (EWP) da cultura do milho: a) sem restrições e b) com restrições

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática € m-3 a) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática € m-3 b) WinISAREG SIMDualKc

Por observação das Figuras 11 e 12 verifica-se, como seria de esperar, que quanto menor é a dotação bruta de água aplicada maior é a produtividade da mesma. O mesmo se verifica no caso da produtividade económica da água (Figura 13). WP diminui com a procura climática, obviamente. As respostas obtidas para as três parcelas são idênticas, embora os valores sejam um pouco mais baixos para o caso da parcela T-104, devido a ser mais baixa a fracção consumida, i.e., eficiência de rega. Os valores obtidos por intermédio do modelo SIMDualKc comportam-se de forma diferente comparando as situações com e sem restrições porque as quebras de produção estimadas são inferiores relativamente ao modelo WinISAREG, facto que se explica pelas diferenças nos cálculos internos dos modelos, o primeiro recorrendo a coeficientes culturais duais e o segundo a Kc médios.

Nas Figuras 14 a 16 são apresentadas as produtividades físicas (WP, WPI-Farm) e

económicas (EWP) da cultura do trigo, também para diferentes procuras climáticas e as mesmas parcelas.

Figura 14. Produtividade da água (WP) do trigo: a) sem restrições e b) com restrições 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática kg m-3 a) 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80

(14)

Figura 15. Produtividade da água de rega (WPI-Farm) do trigo: a) sem

restrições e b) com restrições

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática kg m-3 a) 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Figura 16. Produtividade económica da água (EWP) do trigo: a) sem restrições e b) com restrições

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática € m-3 a) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Média Forte Muito Forte Monte da Igreja T - 104 T - 134 Procura Climática € m-3 b) WinISAREG SIMDualKc

Por observação das Figuras 15 e 16 verifica-se, como na cultura de milho, que a produtividade da água cresce inversamente em relação à dotação bruta aplicada. É de salientar que os valores de WP obtidos para a cultura do trigo são muito superiores aos da cultura de milho por se tratar de rega de complemento. O mesmo se verifica no caso da produtividade económica da água (Figura 16). Tal como para as outras culturas estudadas, as respostas obtidas para as três parcelas são idênticas, com valores um pouco mais baixos no caso da parcela T-104. Os valores obtidos por intermédio do modelo SIMDualKc comportam-se de forma diferente comparando as situações com e sem restrições porque as quebras de produção estimadas são inferiores em relação ao modelo WinISAREG como referido acima. Análise de resultados da produtividade económica da água

Uma forma de comparar a produtividade da água dos dois modelos em estudo é a análise da razão entre o valor da produção e o custo da água de rega (EWPR, Eq. 9). Os valores obtidos aquando da estimativa dos preços da água para rega, permitiram obter os resultados apresentados nas Figuras 18 a 23, cuja leitura se apoia na Figura 17.

(15)

Figura 17. Síntese das diferentes situações abordadas nas Figuras 18 a 23

Parcelas Procura Climática Sigla

Média A Forte B Monte I. Muito Forte C Média D Forte E T – 104 Muito Forte F Média G Forte H T – 134 Muito Forte I

Por observação das figuras 18 a 20 verifica-se que para os preços actuais da água a rentabilidade da cultura pode ser aceitável quando se aplique rega deficitária já que se atingem valores de EWPR superiores a 4 em duas das explorações agrícolas. Porém a situação da parcela T-104 (siglas D, E e F) revela o impacto da baixa eficiência do respectivo sistema de rega, o que conduz a que EWPR < 4, baixando claramente quando a procura climática aumenta, o que torna o sistema inviável economicamente em anos secos.

Figura 18. Razão da Produtividade Económica da Água (EWPR), cultura do milho e preços actuais da água

A _B C _D E _F G _H I WinISAREG SIMDualKc 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Razão

(16)

Figura 19. Razão da Produtividade Económica da Água, cultura do milho e preço da água cobrindo os custos totais de gestão, exploração e conservação A _B C _D E _F G _H I WinISAREG SIMDualKc 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Razão

Razão Valor Produção/Custo da Água

Figura 20. Razão da Produtividade Económica da Água, cultura do milho e preços da água cobrindo todos os custos, incluindo os de investimento na construção da obra A _B C _D E _F G _H I WinISAREG SIMDualKc 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Razão

Razão Valor Produção/Custo da Água

Se o custo da água se referir à cobertura parcial dos custos (Figura 21) a cultura do milho é dificilmente rentável para procura média e inviável em anos secos. Quando o preço da água cobre a totalidade dos custos (Figura 22), a cultura deixa de ser rentável, com EWPR < 2.

Por observação das figuras 21 a 23 verifica-se que o trigo nas parcelas estudadas se revela uma cultura rentável em rega deficitária, de complemento, nos anos de seca. Isto deve-se ao facto de, tratando-se de rega de complemento, as dotações aplicadas serem reduzidas mas compensando assim as quebras produtivas. Porém EWPR é muito baixo para o caso da parcela cujo sistema de rega apresenta uma eficiência muito baixa (D, E, F nas figuras 21 a 23).

(17)

Figura 21. Razão da Produtividade Económica da Água (EWPR), cultura do trigo e preços actuais da água

A _B C _D E _F G _H I WinISAREG SIMDualKc 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 Razão

Razão Valor da Produção/Custo da Água

Figura 22. Razão da Produtividade Económica da Água, cultura do trigo e preço da água cobrindo os custos totais de gestão, exploração e conservação A _B C _D E _F G _H I WinISAREG SIMDualKc 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 Razão

(18)

Figura 23. Razão da Produtividade Económica da Água, cultura do trigo e preços da água cobrindo todos os custos, incluindo os de investimento na construção da obra A _B C _D E _F G _H I WinISAREG SIMDualKc 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 Razão

Razão Valor da Produção/Custo da Água

Como se verifica, a produtividade da água pode ser considerada como uma ferramenta de avaliação dos impactos da rega deficitária, nomeadamente considerando diferentes condições de procura incluindo os anos de seca. Através da comparação das produtividades obtidas numa situação de rega sem qualquer tipo de restrição hídrica com uma situação onde a rega é aplicada em défice, pode avaliar se é viável ou não a adopção de um maneio de rega deficitário. Nem sempre a poupança de água de rega justifica as quebras na produção devidas à rega deficitária. É isto que se verifica no perímetro de rega da Vigia no caso da cultura do milho, já que a diferença entre as produtividades obtidas com e sem défice hídrico não justifica a adopção de um maneio em défice hídrico. Pelo contrário, a cultura do trigo apresenta resultados favoráveis à adopção da rega deficitária, aliás de acordo com os resultados obtidos em estudo anterior (Rodrigues et al., 2003). De salientar, que a razão EWPR decresce com a eficiência da rega. Deste modo, a rega deficitária, nomeadamente em anos secos, deixa de ser viável em sistemas de rega mal concebidos ou projectados e onde a gestão da rega é mal executada. Conclusões

Os modelos de simulação do balanço hídrico do solo mostraram-se consistentes na determinação da evapotranspiração cultural e na calendarização da rega, baseados nos dados climáticos e pedológicos. A metodologia de cálculo da produção potencial máxima das culturas de milho e trigo mostrou-se eficaz, considerando que os resultados obtidos se aproximam dos obtidos nas parcelas do perímetro da Vigia. A análise da produtividade económica da água da cultura de milho mostra que, para a situação actual, os valores estimados são aceitáveis. Porém, a verificar-se um aumento significativo do custo da água para rega, presume-se que as baixas eficiências dos sistemas de rega não permitem que a agricultura seja uma fonte de rendimento aceitável. Os resultados mostram que a rega deficitária não se revela opção acertada de maneio de rega visto que a poupança de água de rega não compensa as quebras de produção obtidas. Será necessária uma melhoria na eficiência de aplicação, portanto uma melhoria dos sistemas de rega, que conduza a maiores rentabilidades em caso de poupança de água relativamente à satisfação

(19)

total das necessidades hídricas. A cultura de trigo, tratando-se de rega de complemento, apresenta resultados que favorecem a adopção da rega deficitária. Porém, as baixas eficiências de aplicação observadas no perímetro limitam fortemente a viabilidade económica para preços altos da água, como é o caso da cobertura total dos custos.

Agradecimentos

Este estudo foi desenvolvido no âmbito dos projectos MIPAIS - MEDOC 2004-04-4.4-1-108 e POCTI - POCTI/AGG/42698/2001 “Tecnologias de informação para a poupança de água e melhor desempenho da rega sob pressão”.

Referências bibliográficas:

ALLEN, R.G., PEREIRA, L.S., RAES, D., SMITH, M. (1998). Crop Evapotranspiration. Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56, FAO, Rome, Italy, 300 pp.

ALLEN, R.G., PEREIRA, L.S., SMITH, M., RAES, D., WRIGHT, J.L. (2005a). FAO-56 Dual crop coefficient method for estimating evaporation from soil and application extensions. J Irrig. Drain. Engng. 131: 2-13.

ALLEN, R.G., CLEMMENS, A.J., BURT, C.M., SOLOMON, K., O’HALLORAN, T. (2005b). Prediction accuracy for projectwide evapotranspiration using crop coefficients and reference evapotranspiartion. J Irrig. Drain. Engng. 131: 24-36. CANCELA J. J., CUESTA T. S., NEIRA X. X., PEREIRA L. S., (2006). Modelling for improved irrigation water management in a temperate region of Northern Spain. Biosystems Engineering 94(1): 151-163.

DOORENBOS, J., KASSAN, A.H., (1979). Yield Response to Water, FAO Irrigation and Drainage; Paper Nº 33. FAO, Roma

GODINHO P., SEQUEIRA B., PAREDES P., PEREIRA L.S., (2007). Cálculo das necessidades hídricas das culturas de acordo com a metodologia dos coeficientes culturais duais: o modelo SIMDualKc. In: 2º Congresso de Rega (Fundão, Junho de 2007), COTR, Beja.

LIU, Y., PEREIRA, L.S., (2000). Validation of FAO methods for estimating crop coefficients. Transactions of the Chinese Soc. Agric. Engng, 16 (5): 26-30.

LIU Y, TEIXEIRA JL, ZHANG HJ, PEREIRA L.S., (1998). Model validation and crop coefficients for irrigation scheduling in the North China Plain. Agri. Water Manag. 36: 233-246.

LIU Y., PEREIRA L. S., FERNANDO R. M., (2006). Fluxes through the bottom boundary of the root zone in silty soils: Parametric approaches to estimate groundwater contribution and percolation Agric. Water Manage. 84: 27-40.

NOÉME C., FRAGOSO R., COELHO L., (2004). Avaliação Económica da utilização da água em Portugal – Determinação do preço da água para fins agrícolas: aplicação dos aproveitamentos hidroagrícolas de Odivelas, da Vigia e do Sotavento Algarvio. ISA – UTL, Lisboa

(20)

OWEIS, T., KIJNE, J.W., TUONG, T.P., BENNETT, J., BOUMAN, B., (2003). Ensuring Food Security, via Improvement in Crop Water Productivity. Challenge Program on Water and Food, CGIAR.

PAZ A.M., CIPRIANO D., SEQUEIRA B., GONÇALVES M.C., PEREIRA L.S., (2007). Funções de pedo-transferência para a curva de retenção da água do solo visando o balanço hídrico em regadio. Rev. Ciências Agrárias (aceite)

PEREIRA, L.S., (2002). Conservação e poupança de água para conviver com a escassez e seca. In: A Fernández Cirelli e E. Abraham (Eds.) El Agua en Iberoamérica. De la Escasez a la Desertificación. CYTED XVII e CETA, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, pp. 147-160.

PEREIRA, L.S., (2003). Indicadores de desempenho de sistemas hídricos e de sistemas de rega. In: A. Fernández Cirelli e E. Abraham (Eds.) El Agua en Iberoamérica. Aspectos de la problemática de las tierras secas. CYTED XVII, CYTED, Buenos Aires, pp. 131-140.

PEREIRA, L.S., (2004). Necessidades de Água e Métodos de Rega. Publ. Europa-América, Lisboa, 313 pp.

PEREIRA, L.S., (2005). Indicadores de uso da água. In: A. Fernández Cirelli, E.M. Abraham (eds.) Indicadores y Tecnologias Apropiadas de Uso Sustentable del Agua en las Tierras Secas de IberoAmerica (Actas CYTED 1ª reunión Proyecto XVII-1, Mendoza, 2004). Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas, Mendoza, pp. 207-214.

PEREIRA, L.S., (2007). Relating water productivity and crop evapotranspiration. In: N. Lamaddalena, M. Shatanawi, M. Todorovic, C. Bogliotti, R. Albrizio (eds.) Water Use Efficiency and Water Productivity (Proc. WASAMED Workshop, Amman, Jordan, Oct. 2005), Options Méditerranéennes, Series B, n° 57: 31-50.

PEREIRA, L.S., CORDERY, I., IACOVIDES, I., (2002). Coping with Water Scarcity. UNESCO IHP VI, Technical Documents in Hydrology No. 58, UNESCO, Paris, 267 p. (acessível por: http://unesdoc.unesco.org/images/0012/001278/127846e.pdf). PEREIRA, L.S., TEODORO, P.R., RODRIGUES, P.N., TEIXEIRA, J.L., (2003). Irrigation scheduling simulation: the model ISAREG. In: Rossi, G., Cancelliere, A., Pereira, L. S., Oweis, T., Shatanawi, M., Zairi, A. (Eds.) Tools for Drought Mitigation in Mediterranean regions. Kluwer, Dordrecht, pp. 161-180

POPOVA Z., ENEVA S., PEREIRA L. S., (2006). Model validation, crop coefficients and yield response factors for maize irrigation scheduling based on long-term experiments. Biosystems Engineering 95 (1), 139–149

ROLIM, J., GODINHO, P., SEQUEIRA, B., ROSA, R., PAREDES, P, PEREIRA, L.S., (2006). SIMDualKc, a software tool for water balance simulation based on dual crop coefficient. In: F. Zazueta, J. Xin, S. Ninomiya, G. Schiefer (Eds.) Computers in Agriculture and Natural Resources (Proc. 4th WCCA, Orlando, Florida), ASABE, St. Joseph. MI, pp. 781-786.

RODRIGUES P.N., PEREIRA L.S., MACHADO T.G., (2000). KCISA, a program to compute averaged crop coefficients. Application to field grown horticultural crops. Acta Horticulturae Nº 537, ISHS, Leuven: 535-542.

(21)

RODRIGUES, P.N., T. MACHADO, L.S. PEREIRA, J.L. TEIXEIRA, H. EL AMAMI, A. ZAIRI, (2003). Feasibility of deficit irrigation with center-pivot to cope with limited water supplies in Alentejo, Portugal. In: G. Rossi, A. Cancelliere, L. S. Pereira, T. Oweis, M. Shatanawi, A. Zairi (Eds.) Tools for Drought Mitigation in Mediterranean Regions. Kluwer, Dordrecht, pp. 203-222.

STEWART J L; HANKS R J; DANIELSON R.E.; JACKSON E B; PRUITT W.O.; FRANKLIN W T; RILEY J.P.; HAGAN R.M. (1977). Optimizing crop production through control of water and salinity levels in the soil. Utah Water Res. Lab. Rep. PRWG151-1, Utah St. Univ., Logan

TEIXEIRA, J.L., PEREIRA, L.S. (1992). ISAREG, an irrigation scheduling model. ICID Bulletin, 41: 29-48.