Manejo da Irrigação na
Cultura do Pessegueiro
Vitor Emanuel Quevedo Tavares
Carlos Reisser Junior
Marco Moro
EditoresManejo da Irrigação na
Cultura do Pessegueiro
Manual Técnico
Pelotas – RS – Brasil
Universidade Federal de Pelotas
2007
Obra publicada pela Universidade Federal de Pelotas
Reitor: Prof. Dr. Antonio Cesar G. Borges Vice-Reitor: Prof. Dr. Telmo Pagana Xavier
Pró-Reitor de Extensão e Cultura: Prof. Dr.Vitor Hugo Borba Manzke Pró-Reitor de Graduação: Profa. Dra. Eliana Povoas P. E. Brito
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CONSELHO EDITORIAL
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Impresso no Brasil Edição: 2007
© Copyright 2007 by – Luís Carlos Timm, Vitor Emanuel Quevedo Tavares, Carlos Reisser Júnior
ISBN: 978-85-7192-366-9
Tiragem: 100 exemplares
Capa, layout e editoração eletrônica: Vitor Emanuel Quevedo Tavares
Dados de catalogação na fonte: (Marlene Cravo Castillo – CRB 10/744)
M274 Manejo da irrigação na cultura do pessegueiro : manual técnico / editado /por/ Luís Carlos Timm...[et al.]. Pelotas : Ed. da
Universidade Federal de Pelotas, 2007 110 p. : il.
1. Irrigação. 2. Manejo de água. 3. Pessegueiro. 4. Sistema solo-planta-atmosfera. 5. Balanço hídrico. I. Timm, Luís Carlos. II Tavares, Vitor Emanuel Quevedo. III Reisser Júnior, Carlos. IV. Moro, Marco. V. Título.
CDD 634.25
Luís Carlos Timm - Eng. Agrícola, Prof. Adjunto, Depto de
Engenharia Rural, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel, Cx. Postal 354, Pelotas-RS, 96001-970, Bolsista de Produtividade em Pesquisa CNPq – Nível 2, lctimm@ufpel.edu.br.
Vítor Emanuel Quevedo Tavares - Eng. Agrícola, Prof. Adjunto,
Depto de Engenharia Rural, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel, Cx. Postal 354, Pelotas-RS, 96001-970, Bolsista PET/SESu/MEC, vtavares@ufpel.tche.br.
Carlos Reisser Júnior - Eng. Agrícola, Pesquisador, Embrapa Clima
Temperado, Cx. Postal 403, Pelotas-RS, 96001-970, reisser@cpact.embrapa.br.
Marco Moro - Eng. Agrônomo, Emater-RS, Escritório Regional,
Rua Félix da Cunha, 626, Pelotas-RS, 96010-000 mmoro@emater.tche.br.
Noel Gomes da Cunha - Eng. Agrônomo, Pesquisador Embrapa
Clima Temperado, Cx. Postal 403, Pelotas-RS, 96001-970.
Frederico Decker Lemos – Graduando em Agronomia, Depto de
Engenharia Rural, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel, Cx. Postal 354, Pelotas-RS, 96001-970, Bolsista ITI CNPq.
Gilnei Manke – Eng. Agrônomo, Bolsista DTI CNPq.
Heitor Lisbôa – Graduando em Agronomia, Depto de Engenharia
Rural, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel, Cx. Postal 354, Pelotas-RS, 96001-970, Bolsista AT CNPq.
Lizandro Ciciliano Tavares – Graduando em Agronomia, Depto de
Engenharia Rural, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel,
CNPq.
Rodrigo Bubolz Prestes – Graduando em Agronomia, Depto de
Engenharia Rural, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel, Cx. Postal 354, Pelotas-RS, 96001-970, Bolsista ITI CNPq.
Eloy Antônio Pauletto (DS/FAEM/UFPel)
João Carlos Medeiros Madail (Embrapa Clima Temperado) Marcos Silveira Wrege (Embrapa Clima Temperado) Sérgio Leal Fernandes (DER/FAEM/UFPel)
Para a concretização do presente trabalho, os autores receberam apoio financeiro do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq.
Os autores agradecem a todos os produtores de pêssego que contribuíram para a realização do projeto de Disponibilização de tecnologias de manejo da água para o sistema familiar de produção de pêssego do Pólo Produtivo da Região de Pelotas-RS, especialmente aos produtores Marcus A. Portantiolo Fiss, Dari Bosembecker e Carlos De Marchi.
SUMÁRIO
CONSIDERAÇÕESINICIAIS...12
CAPÍTULO 1 - O SOLO ...14
1.1 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO...14
1.2 ATRIBUTOS DO SOLO IMPORTANTES NO MANEJO DA IRRIGAÇÃO...17
1.2.1 Textura do solo...17
1.2.2 Estrutura do solo ...18
1.3 ARMAZENAMENTO DE ÁGUA NO SOLO...22
1.3.1 Umidade do solo ...22
1.3.2 Retenção de água no solo...25
1.3.3 Capacidade de campo e ponto de murcha permanente ...26
1.3.4 Capacidade de água disponível ...26
1.3.5 Armazenamento de água no solo ...30
1.4 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DO SOLO POR TENSIOMETRIA...31
1.5 LITERATURA CITADA...36
CAPÍTULO 2 - PLANTA E CLIMA ...37
2.1 PLANTA...37
2.1.1 Sistema radicular e extração de água ...38
2.1.2 Sensibilidade ao déficit hídrico...39
2.2 CLIMA...42
2.2.1 Evapotranspiração...43
2.2.2 Precipitação...53
2.3 LITERATURA CITADA...61
CAPÍTULO 3 - MANEJO DA IRRIGAÇÃO ...63
3.1 INTRODUÇÃO...63
3.1.1 Importância do manejo adequado ...64
3.1.2 Fatores que afetam o manejo ...65
3.2 A PLANTA E O MANEJO DA IRRIGAÇÃO...68
3.2.1 Sistema radicular...68
3.2.2 Resposta à disponibilidade de água ...69
3.3 SOLO E MANEJO DA IRRIGAÇÃO...73
3.3.1 Umidade do solo ...74
3.3.2 Tensão da água no solo ...74
3.3.3 Capacidade de água disponível ...76
3.3.4 Lâmina de irrigação ...80
3.3.5 Água disponível ...82
3.3.6 Lâmina bruta ...85
3.4 DEMANDA DE ÁGUA PARA IRRIGAÇÃO...86
3.4.1 Fases de planejamento e operação ...88
3.5 FREQÜÊNCIA DE IRRIGAÇÃO...89
3.5.1 Lâmina líquida corrigida...91
3.5.2 Tempo de irrigação ...92
3.5.3 Período de irrigação ...93
3.6 TIPOS DE MANEJO E INFORMAÇÕES NECESSÁRIAS...94
3.6.1 Manejo baseado em balanço hídrico...94
3.6.2 Manejo baseado na umidade do solo ...98
3.6.3 Manejo com lâmina de irrigação fixa...98
3.6.4 Manejo com data de irrigação fixa...99
3.6.5 Outros aspectos relacionados ao manejo ...99
3.7 SISTEMAS E MÉTODOS DE IRRIGAÇÃO...101
3.7.1 Métodos de Irrigação por gravidade ...101
3.7.2 Irrigação por aspersão ...101
3.8 EFICIÊNCIA DE IRRIGAÇÃO...103
3.8.1 Eficiência de aplicação...103
3.8.2 Eficiência de condução ...105
3.8.3 Eficiência total ...105
3.8.4 Eficiência de distribuição...106
3.8.5 Eficiência de uso da água...109
3.9 LITERATURA CITADA...110
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Ao longo dos últimos anos, a técnica de irrigação vem sendo usada na cultura do pessegueiro em sistemas de agricultura familiar no pólo produtivo da Região de Pelotas-RS. Entretanto, as informações regionais sobre a eficiência de irrigação dos sistemas já implantados são escassas. Aliado a este fator, a dificuldade de assistência, a falta de informações e a não disponibilização e apropriação de conhecimentos e tecnologias aos produtores, tem conduzido a um manejo de irrigação completamente empírico, causando impactos negativos que estão comprometendo o desenvolvimento da cultura e afetando os recursos naturais, trazendo conseqüências tanto sociais como para a atividade econômica propriamente dita. Em vista disso, informações referentes ao solo, à planta, ao clima e aos sistemas de irrigação podem ser úteis para o manejo de água, além de permitir o uso dos recursos hídricos de modo mais eficiente.
As relações entre os componentes do Sistema Solo-Água-Planta-Atmosfera são complexas, o que torna o manejo da irrigação uma tomada de decisão criteriosa. Este manejo compreende o uso combinado de informações, sendo o nível técnico e o grau de interesse do produtor fatores primordiais para o seu sucesso. Ressalta-se que tal manejo deve ser praticado e analisado continuamente, para que com o decorrer dos anos o produtor adquira maior experiência e conhecimento técnico, e se torne mais eficiente quanto ao uso da água. Desta forma, o objetivo desse manual é apresentar, de modo simples e direto, aos técnicos e produtores, como as informações sobre o
solo, a planta, o clima e o sistema de irrigação são importantes para o sucesso desta prática.
Palavras-chave: irrigação, manejo de água,
pessegueiro, sistema solo-planta-atmosfera, balanço hídrico.
CAPÍTULO 1 - O SOLO
Luís Carlos Timm Carlos Reisser Júnior Vitor Emanuel Quevedo Tavares Noel Gomes da Cunha
Gilnei Manke Lizandro Ciciliano Tavares
1.1 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
O solo é o reservatório de água e nutrientes para as plantas, além de permitir a sustentação dos vegetais. O termo solo, do ponto de vista agronômico, refere-se a camada externa e agricultável da superfície terrestre sendo constituído de três fases: sólida, líquida e gasosa). Sua origem é a rocha que, por ação de processos físicos, químicos e biológicos de desintegração, decomposição e recombinação, se transformou, no decorrer das eras geológicas, em material poroso de características peculiares. Cinco fatores atuam no processo de formação do solo: material de origem (rocha), tempo, clima, topografia e organismos vivos. Da combinação dos quatro últimos fatores atuando em diferentes intensidades sobre o mesmo material de origem, podem resultar diferentes tipos de solo.
Fazendo um corte vertical no perfil de solo, obtém-se uma seção constituída de uma série de camadas superpostas,
denominadas horizontes do solo. O conjunto recebe o nome de perfil do solo (Figura 1.1).
A
A00 M.O. não decomposta
A0 M.O. humificada
A1 hor. mineral c/ m.o
A2 hor. de perdas A3 hor. de transição B BB1 hor. de transição 2 hor. de iluviação B3 hor. de transição C Rocha em decomposição D Rocha matriz
Figura 1.1 - Ilustração de um perfil completo do solo (Reichardt e Timm, 2004).
Um solo completo é formado de quatro horizontes: A, B, C e D, que podem ainda ser subdivididos. O horizonte A é a camada superficial do solo, exposta diretamente à atmosfera. Ele é conhecido como horizonte de eluviação, horizonte que perde elementos químicos por lavagens sucessivas com a água da chuva. Subdivide-se em Aoo [camadas superficiais em solos
de florestas com grande quantidade de material orgânico (M.O.), não decomposto: galhos, folhas e frutos]; Ao (situa-se
abaixo do Aoo, constituído de material orgânico decomposto);
A1 (já é horizonte mineral, mas com alta porcentagem de
matéria orgânica decomposta que lhe confere uma cor escura); A2 (que é o típico horizonte A, de cor mais clara,
correspondendo à zona de máxima perda de elementos minerais) e A3 (é um horizonte de transição entre A e B,
possuindo características de ambos). O horizonte B é conhecido como horizonte de iluviação, isto é, horizonte que ganha elementos químicos provenientes do horizonte A, situado acima. Subdivide-se em B1 (transição entre A e B, possuindo,
porém, mais características de B); B2 (formado pela zona de
máxima iluviação, ou seja, acúmulos de materiais lixiviados de A, principalmente compostos de ferro, alumínio e cálcio) e B3
(transição entre B e C). O horizonte C é formado pelo material que deu origem ao solo, em estado de decomposição, e o horizonte D, pela rocha matriz. As espessuras dos horizontes são variáveis e a falta de alguns horizontes em determinados solos é bastante comum. Tudo isto depende da intensidade da ação dos fatores de formação do solo sobre o material de origem. A Figura 1.2 ilustra um perfil de solo completo encontrado na propriedade do produtor Marcus Portantiolo Fiss, situada no município de Canguçu-RS.
Figura 1.2 - Ilustração do perfil de solo encontrado na propriedade do produtor Marcus Portantiolo Fiss, situada no município de Canguçu-RS.
1.2 ATRIBUTOS DO SOLO IMPORTANTES
NO MANEJO DA IRRIGAÇÃO
1.2.1 Textura do solo
A fase sólida do solo é constituída pela matéria mineral e orgânica que variam enormemente de qualidade e de tamanho. Quanto ao tamanho, algumas são suficientemente grandes para serem vistas a olho nu, ao passo que outras são tão diminutas que apresentam propriedades coloidais.
O termo textura refere-se à distribuição das partículas do solo tão somente quanto ao seu tamanho. Cada solo recebe uma designação referente à sua textura, designação essa que nos dá uma idéia do tamanho das partículas constituintes mais freqüentes. Tradicionalmente, as partículas do solo são divididas em três frações de tamanho, chamadas frações texturais: areia, silte e argila. Determinadas as quantidades relativas das três frações, o solo recebe uma designação, sendo encaixado em determinada classe textural (arenoso, siltoso ou argiloso). Assim, solos com diferentes proporções de areia, silte e argila recebem diferentes designações. O tamanho das partículas é de grande importância, pois ele determina o número de partículas por unidade de volume ou peso e a superfície que estas partículas expõem. O aumento da superfície exposta com a diminuição do diâmetro das partículas confere ao solo uma maior capacidade de reter água e nutrientes. Assim, partículas mais finas (argila) possuem uma maior superfície específica (maior relação entre área da superfície e volume da partícula) e, portanto, possuem maior superfície de contato com a água e nutrientes. Por isso, os solos argilosos retêm mais água que os arenosos.
1.2.2 Estrutura do solo
O termo estrutura é usado para descrever o solo no que se refere ao arranjo, orientação e organização das partículas sólidas. A estrutura define também a geometria dos espaços porosos. Como o arranjo das partículas do solo é geralmente muito complexo para permitir qualquer caracterização geométrica simples, não há meio prático de medir a estrutura de um solo. Por isso, o conceito de estrutura do solo é qualitativo. A junção das partículas do solo dá origem aos agregados, os quais são classificados segundo a forma (prismáticos, laminares, colunares, granulares e em blocos) e o tamanho do agregado (de acordo com seu diâmetro). Também se tem dado importância ao grau de desenvolvimento e estabilidade de agregados. Um solo bem agregado (ou estruturado) apresenta boa quantidade de poros de tamanho relativamente grande (macroporos). Dizemos que possui alta macroporosidade, qualidade que afeta a penetração das raízes, a circulação de ar (aeração), o manejo do ponto de vista agrícola (operações de cultivo) e a infiltração de água (irrigação).
O solo possui poros de variadas formas e dimensões, que condicionam um comportamento peculiar a cada solo. A fração do solo que mais decisivamente determina seu comportamento físico é a argila, que é matéria secundária. Ela é a mais ativa em processos físico-químicos que ocorrem no solo. Partículas de argila absorvem água e são responsáveis pela expansão e contração, quando um solo absorve ou perde água. As frações areia e silte têm áreas específicas relativamente pequenas e, em conseqüência, não mostram grande atividade físico-química. Elas são importantes na macroporosidade do solo onde predominam fenômenos capilares, quando o solo se acha próximo à saturação. Junto com a argila, o silte e a areia formam a matriz sólida do solo.
Tanto a textura como a estrutura conferem ao solo um espaço poroso, ou volume de poros, onde se encontram as partes líquida e gasosa. Assim sendo, a capacidade de retenção (quantidade de água que o solo retém), a infiltração (passagem da água pela superfície do solo) e a drenagem (distribuição de água no interior do solo) são dependentes da textura e da estrutura do solo.
Conforme dito anteriormente, o solo é formado por uma fração sólida (partículas minerais e orgânicas), uma líquida (água do solo) e outra gasosa (ar do solo). Se tomarmos uma amostra de solo (Figura 1.3), suficientemente grande, contendo as três frações e que represente certa porção do perfil do solo (por exemplo, um torrão de 100 a 500 g), poderemos discriminar as massas e os volumes de cada fração e algumas relações massa-volume, que são importantes para o manejo da irrigação, podem ser obtidas:
ms,Vs (sólidos) ml,Vl (líquidos) mg,Vg (gases) Vv = Vl +Vg Poros ou vazios: mt , Vt
Figura 1.3 - Amostra do perfil de um solo indicando a fração sólida, líquida e gasosa.
g l s T m m m m = + + (1.1) g l s T V V V V = + + (1.2)
onde: mT é a massa total da amostra; ms é a massa das
partículas sólidas; ml é a massa líquida do solo que por ser
diluída, é tomada como massa de água; mg é a massa de gás,
isto é, ar do solo, que é uma massa desprezível em relação a ms
e ml; VT é o volume total da amostra de solo; Vs é o volume
ocupado pelas partículas sólidas; Vl pela água e Vg o volume
dos gases (não desprezível como no caso de sua massa). As seguintes definições relacionadas à fração sólida são importantes no manejo de irrigação:
A densidade do solo (Ds, g/cm3), definida como a
relação entre a massa das partículas sólidas ms (g) e o volume
total de solo VT (cm3), é um parâmetro útil para determinar se
um solo está estruturado (menor densidade) ou compactado (maior densidade). O valor de Ds pode ser obtido coletando-se
amostras de solo indeformadas em anéis cilíndricos de volume conhecido: T s s V m D = (1.3)
A densidade do solo, por ter no seu denominador o volume total da amostra VT, varia de acordo com o VT. Ao se
compactar (comprimir) uma amostra, ms permanece constante e
VT diminui, por conseguinte, Ds aumenta. A densidade do solo
é, portanto, um índice do grau de compactação de um solo. Para solos de textura grossa, mais arenosos, as possibilidades de arranjo das partículas não são muito grandes e, por isso, os níveis de compactação também não são grandes. Pelo fato de possuírem partículas maiores, o espaço poroso também é constituído, sobretudo, de poros grandes denominados, de modo arbitrário, de macroporos; de forma aparentemente paradoxal, nesses o volume de poros é pequeno. As densidades do solo de solos arenosos oscilam entre 1,40 a 1,80 g/cm3. Para um mesmo solo arenoso, esse intervalo de variação, a diferentes níveis de compactação, é bem menor. A compactação do solo representa uma mesma massa de solo ocupando um volume
menor. Isso modifica sua estrutura, seu arranjo e seu volume de poros.
Para solos de textura fina, mais argilosos, as possibilidades de arranjo das partículas são bem maiores. Seu espaço poroso é constituído, essencialmente, de microporos e o volume de poros Vv é grande, razão pela qual apresentam
intervalo pouco maior de densidade do solo (0,90 a 1,60 g/cm3). A relação entre a densidade do solo e a densidade da água (1,0 g/cm3) é denominada densidade relativa do solo (Dr),
a qual é adimensional.
A densidade das partículas do solo (Dp, g/cm3) é a
relação entre a massa das partículas sólidas ms (g) e o
respectivo volume ocupado pelas partículas Vs (cm3).
s s p V m D = (1.4)
A densidade das partículas depende da constituição do solo e como varia relativamente pouco de solo para solo, não varia de modo excessivo entre diferentes solos. A densidade das partículas aproxima-se da densidade das rochas. O quartzo tem Dp = 2,65 g/cm3 e como é um componente freqüente nos
solos, a densidade das partículas oscila em torno desse valor. A média para uma grande variedade de solos é 2,70 g/cm3. Se a constituição do solo for muito diferente, como é o caso de solos turfosos (com muita matéria orgânica), seu valor pode ser mais baixo.
A porosidade total do solo (P), que está diretamente ligada à definição de densidade, é uma medida do espaço poroso do solo. É definida pela relação entre o volume de poros (Vv) e o volume total do solo (VT):
100 × − = = T S T T V V V V V V P (1.5)
Ela é adimensional e, em geral, expressa em porcentagem.
Quanto maior a porosidade total de um solo, maior a capacidade de reter água. Por isso os solos de textura fina (argilosos), em geral, têm maior capacidade de retenção de água. A porosidade total também é, logicamente, afetada pelo nível de compactação. Quanto maior Ds, menor P.
Uma equação muito utilizada para estimar P a partir de dados de Ds e Dp é a seguinte: 100 1 × − = p s D D P (1.6)
A fase gasosa do solo (ar do solo) ocupa os espaços vazios não ocupados pela água do solo, onde ocorrem as trocas essenciais com as raízes das plantas (respiração), o que mostra a importância de uma drenagem livre no solo. A presença de camadas de impedimento (compactação) podem diminuir essa aeração, por meio da redução dos poros, resultando em uma infiltração e redistribuição mais lenta da água no solo.
1.3 ARMAZENAMENTO DE ÁGUA NO SOLO
1.3.1 Umidade do solo
A fase líquida do solo é uma solução aquosa de sais minerais e substâncias orgânicas, sendo os sais minerais de maior importância. A determinação quantitativa da fase líquida, que não leva em conta os solutos, ou simplesmente da água do solo é feita de várias formas, dependendo da finalidade da medida:
- Umidade à base de peso U s s T s l m m m m m U = = − (1.7)
onde mT, ml e ms foram definidos na equação 1.1.
A umidade U é adimensional (g/g), mas suas unidades devem ser mantidas para não confundir com a umidade à base de volume, que também é adimensional, mas numericamente diferente. A umidade U também é, com freqüência, apresentada em porcentagem. Sua medida é bastante simples: a amostra é pesada úmida mu (= mT) e, em seguida, deixada em estufa à
105oC, até peso constante ms (24 a 48 h ou até peso constante),
sendo a diferença entre essas massas a massa de água ml. A
amostra pode ter qualquer tamanho, desde que não seja muito pequena, nem muito grande (ideal de 50 a 500 g) e pode ter sua estrutura deformada. Para sua determinação servem, portanto, amostras retiradas no campo com qualquer instrumento (trado, pá, enxada, colher etc.), devendo-se, porém, ter o cuidado de não deixar a água evaporar antes da pesagem úmida.
- Umidade à base do volume θ
T s u T l T l V m m V m V V = = − = θ (1.8)
onde Vl e VT foram definidos na equação 1.2.
A umidade θ é adimensional (m3/m3) e, com
freqüência, é apresentada em porcentagem. Sua medida é mais difícil, pois envolve a medida do volume VT e, por isso, a
amostra não pode ser deformada. Normalmente toma-se Vl = ml
considerando a densidade da solução do solo como 1,0 g/cm3). O volume VT é o mais difícil de ser medido. A técnica mais
comum é a do uso de anéis volumétricos, idênticos aos utilizados para a medida da densidade do solo.
O procedimento mais conveniente para determinar θ é medir U e depois multiplicar o resultado por Dr:
r
D U× =
θ (1.9)
sendo U dado em g de água /g de solo e Dr adimensional
resultando θ em cm3 de água/cm3 de solo. Logicamente D r
precisa ser conhecido, mas a densidade do solo não varia muito no tempo, a não ser quando são praticadas operações de manejo, como aração, gradagem e subsolagem. Mas, em geral, as maiores variações de Dr ocorrem nos primeiros 30 cm. Para
maiores profundidades, geralmente considera-se Dr constante.
Além de U e θ, utiliza-se ainda o grau de saturação S definido por: 100 × = P S θ (1.10)
O grau de saturação será 100% quando θ = P, o que indica que todo espaço poroso P está cheio de água. Um solo nessas condições é denominado solo saturado. O grau de saturação será 0 quando θ = 0, isto é, quando o solo estiver seco (peso constante em estufa à 105oC). Assim, S indica a fração do espaço poroso ocupado pela água. A vantagem de se usar S está no fato de ser adimensional e variar entre 0 e 1 para qualquer tipo de solo.
Exemplo:
Coletou-se uma amostra de solo com um volume de 150 cm3, cuja massa úmida é 258 g e a massa seca é 206 g. Dessa forma: % 25,2 ou / 252 , 0 206 206 258 g g U = − = % 34,7 ou / m 347 , 0 150 206 258− = c 3 cm3 = θ
Note-se que para a mesma amostra, U é diferente de θ, daí a necessidade de manter as unidades, mesmo sendo ambos os valores adimensionais. / 373 , 1 150 206 g cm3 DS = = 373 , 1 0 , 1 373 , 1 = = r D 3 3/ m cm 0,346 373 , 1 252 , 0 c D U× r = × = = θ
Vê-se, portanto, que só para o caso particular de Dr =
1, θ = U, que é o caso de solo bem fofo. Ainda usando o valor médio de 2,65 g/cm3 para a densidade das partículas:
% 48,2 ou / cm 482 , 0 650 , 2 373 , 1 1 1 3 cm3 D D P p S = − = − = % 72 ou 72 , 0 482 , 0 347 , 0 = = = P S θ
1.3.2 Retenção de água no solo
A retenção de água no solo ocorre no interior dos poros do solo, devido a fenômenos de capilaridade e adsorção. A capilaridade atua na retenção da água no solo quando os poros estão cheios de água (solo úmido). Quando o solo seca, os poros vão se esvaziando, filmes de água recobrem as partículas sólidas e a adsorção passa a predominar na retenção de água. A energia requerida para se retirar a água na condição seca é muito maior que na condição úmida.
1.3.3 Capacidade de campo e ponto de murcha permanente
Quando um solo está saturado (todos os poros cheios de água), a água que drena é aquela retida devido à capilaridade nos poros maiores. Quando essa drenagem cessa, o solo atinge a capacidade de campo (θcc). Continuando o processo de
drenagem, os poros menores passam a perder água, onde a adsorção tem maior importância no processo de retenção de água. Quando a umidade do solo é tão baixa que a quantidade de água existente faz com que a planta murche, sem recuperar o turgor mesmo com o umedecimento do solo, diz-se que o solo atingiu o ponto de murcha permanente (θPMP).
1.3.4 Capacidade de água disponível
A diferença de umidade entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente é definida como a capacidade de água disponível (CAD). A CAD (mm) é calculada pela seguinte equação:
(
)
zCAD=
θ
cc −θ
PMP × (1.11)onde θcc é a umidade do solo na capacidade de campo
(cm3/cm3), θPMP é a umidade do solo no ponto de murcha
permanente (cm3/cm3), e z é a espessura da camada (mm). A Tabela 1.1 apresenta os valores de θcc (%),θPMP (%)
e CAD (mm), em três faixas de profundidades, determinados em um solo LUVISSOLO HÁPLICO Órtico típico, situado no município de Jaguarão-RS. As Tabelas 1.2 e 1.3 apresentam as mesmas informações de um solo CAMBISSOLO HÚMICO Eutrófico léptico (situado no município de Canguçu-RS) e de um solo ARGISSOLO ACINZENTADO Eutrófico cambisólico (situado no município de Pelotas-RS), respectivamente.
Tabela 1.1 - Valores de θcc (%),θPMP (%) e CAD (mm), em três
faixas de profundidades, de um solo LUVISSOLO HÁPLICO Órtico típico, situado no município de Jaguarão-RS (produtor Carlos De Marchi).
PROFUNDIDADE (cm) θcc (%) θPMP (%) CAD (mm)
0 -15 29,50 22,40 10,65
15 - 30 28,10 21,60 9,75 30 - 45 38,30 26,10 18,30
CADTOTAL 38,70
Tabela 1.2 - Valores de θcc (%),θPMP (%) e CAD (mm), em três
faixas de profundidades, de um solo CAMBISSOLO HÚMICO Eutrófico léptico (situado no município de Canguçu-RS) (produtor Marcus Fiss). PROFUNDIDADE (cm) θcc (%) θPMP (%) CAD (mm) 0 -15 30,40 18,20 18,30 15 - 30 36,10 22,40 20,55 30 - 45 36,30 29,20 10,65 CADTOTAL 49,50
Tabela 1.3 - Valores de θcc (%),θPMP (%) e CAD (mm), em três
faixas de profundidades, de um solo ARGISSOLO ACINZENTADO Eutrófico cambisólico (situado no município de Pelotas-RS) (produtor Dari Bosembecker). PROFUNDIDADE (cm) θcc (%) θPMP (%) CAD(mm) 0-15 21,80 13,70 12,15 15-30 14,30 9,50 7,20 30-45 26,70 22,20 6,75 CADTOTAL 26,10
Das tabelas, nota-se que o solo CAMBISSOLO HÚMICO apresentou o maior valor de CAD (49,50 mm), na profundidade de 0 – 45 cm, quando comparado ao LUVISSOLO HÁPLICO (CAD = 38,70 mm) e ARGISSOLO ACINZENTADO (CAD = 26,10 mm).
A quantidade de água disponível em um solo pode estar relacionada com a energia com que ela é retida pelo solo, ou seja, o potencial matricial da água no solo (Reichardt e Timm, 2004). Essa relação origina a curva de retenção de água no solo, que é obtida em laboratório. Resumidamente, ela é obtida com amostras de solo de uma profundidade de interesse, que são saturadas e submetidas a pressões diferentes, que correspondem à energia com que a água é retida no solo. Isso faz com que parte da água drene e que outra fique retida no solo. A quantidade de água restante no solo corresponde à umidade do solo a um determinado potencial.
Analisando as Figuras 1.4 e 1.5, verifica-se que para um mesmo valor de potencial matricial a umidade do solo é maior em solos argilosos em relação aos solos arenosos. Por exemplo, para a profundidade de 0-20 cm e um potencial matricial de 100 cm, a umidade é de 0,230 cm3/cm3 em um solo
arenoso (Figura 1.4) e de, aproximadamente, 0,308 cm3/cm3 em um solo argiloso (Figura 1.5).
10 100 1000 10000 100000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 umidade - cm3/cm3 pot . m a tr ic ia l c m 0-20 cm 20-40 cm 40-60 cm
Figura 1.4 - Curva de retenção de água em um solo arenoso nas profundidades 0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm. 10 100 1000 10000 100000 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 umidade do solo - cm3/cm3 p ot . m a tr ic ia l c m
Figura 1.5 - Curva de retenção de água em um solo argiloso a profundidade de 0-20 cm.
1.3.5 Armazenamento de água no solo
Do ponto de vista agronômico, é de fundamental importância conhecer a quantidade de água armazenada em um perfil de solo em dado instante. Dados os valores de umidade do solo, que são pontuais, como se determina a quantidade de água armazenada em uma camada de solo?
Tradicionalmente, quantidades de água são medidas pela altura. Assim, diz-se que em Pelotas chove em média 1.200 mm por ano, por exemplo. O que representa isso? A água de chuva é medida por pluviômetros, recipientes coletores de água expostos ao tempo (Figura 1.6). Eles têm uma área de captação S (m2) (seção transversal de sua boca) e coletam um volume V (m3) de água durante a chuva. A altura de chuva é h (m) = V/S, que pode ser convertida em mm. O interessante é que h independe do tamanho da boca do pluviômetro, pois um pluviômetro de boca 2S coletará o dobro do volume, isto é, 2V, resultando no mesmo h. O significado de h pode, então, ser mais bem visualizado para o caso de S = 1, isto é, h igual ao volume de água que cai sobre a superfície unitária.
Figura 1.6 - Ilustração de um pluviômetro utilizado para medir a água da chuva.
Se jogarmos 1 L de água sobre uma superfície plana e impermeável de 1 m2, obteremos uma altura de 1 mm. Assim, 1 mm de chuva corresponde a 1 L/m2 e, portanto, 1.200 mm a 1200 L/m2. Então, se toda a água que precipita em Pelotas não infiltrasse, nem escorresse ou evaporasse, ao final de um ano teríamos 1,2 m de água distribuídos por toda a área. Água fornecida por irrigação, água perdida por evaporação etc., são todas medidas em mm. Seria interessante, portanto, medir também a água do solo em mm. Este é o armazenamento da água no solo (A, mm). É calculado multiplicando-se a umidade do solo de uma camada (θ, cm3/cm3) de interesse pela sua
espessura (z, mm), ou seja: z
A=
θ
× (1.12)Assim como no caso da chuva, a altura de água armazenada pelo solo independe da área e, para o caso de uma superfície unitária, A = V. Para que esse conceito possa ser mais bem visualizado didaticamente, será utilizado o centímetro como unidade de comprimento. Tomemos, então, como superfície unitária (S) o cm2 e consideremos o primeiro cm de profundidade do solo. Nesse caso V = 1 cm3 de solo com umidade θ1 (cm3 de H2O por cm3 de solo) e S = 1 cm2. Temos,
então, um volume de água V igual a θ1 cm3 de água em uma
área de 1 cm2 e, então, θ1 = A1. Vejamos um exemplo: Se 1 cm3
de solo tem θ = 0,35 cm3/cm3, isso significa que nesse cubo de
solo cuja base é 1 cm2 temos 0,35 cm3 de água. Portanto, a altura de água é 0,35 cm ou 3,5 mm.
1.4 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DO SOLO
POR TENSIOMETRIA
Um dos atributos do solo mais comumente utilizado para o manejo de irrigação é a umidade do solo. Conhecendo-se este parâmetro em uma determinada camada de solo, pode-se
determinar o momento e a quantidade de água a ser aplicada em uma irrigação.
Para o produtor, o instrumento mais prático para se determinar o potencial matricial de água no solo é o tensiômetro, e por meio da curva de retenção da água no solo, obtém-se a umidade do solo. Basicamente, o tensiômetro consiste de uma cápsula porosa conectada a um tubo de PVC (Figura 1.7), onde está conectado um vacuômetro de Bourdon (Figura 1.8). As leituras de potencial neste vacuômetro são obtidas em mm de Hg (escala externa cada traço equivale a -20 mmHg) ou em polegadas de Hg (inHg, escala interna – cada traço equivale a –0,5 inHg). Quanto mais úmido o solo, menor são os valores lidos de potencial matricial e vice-versa. Por exemplo, em um solo em condições de saturação o potencial matricial lido seria “0 mmHg”.
Figura 1.7 - Ilustração de um tensiômetro [figura extraída de Reichardt (1994)].
Figura 1.8 - Ilustração de um vacuômetro de Bourdon utilizado para a realização das leituras de potencial matricial na profundidade de interesse. As unidades de potencial matricial podem ser convertidas pelas seguintes relações aproximadas:
1 atm = 1 bar = 760 mm Hg = 1000 cm H2O
1 atm = 100 kPa = 0,1 MPa = 14,7 psi
onde: atm = atmosfera; bar = bar;
mm Hg = milímetros de mercúrio;
cm H2O = centímetros de coluna de água;
Pa = Pascal;
kPa = quilo Pascal = 1000 Pa = 103 Pa; MPa = mega Pascal = 1000000 Pa = 106 Pa;
PSI = pound ou libra por polegada quadrada (1 pound ou libra = 453,6 gramas; 1 polegada = 25,4 cm).
A Figura 1.9 ilustra duas baterias de tensiômetros instaladas em uma área cultivada com pessegueiro. As baterias foram instaladas em um determinado local de uma linha de irrigação com gotejadores, com o auxílio de um trado, nas profundidades de 15, 30 e 45 cm, tomando-se o cuidado de garantir um bom contato entre a cápsula porosa e o solo. As profundidades foram selecionadas baseado no fato de que a profundidade efetiva de enraizamento do pessegueiro, que corresponde a 80% do sistema radicular, para as condições do Pólo Produtivo da Região de Pelotas-RS corresponde a 50 cm, conforme pesquisas realizadas pela Embrapa Clima Temperado. Os tensiômetros foram instalados de forma que uma bateria ficou paralela à linha de gotejadores, sendo que nesta bateria o gotejador ficou localizado em frente ao tensiômetro número 8, e a outra bateria perpendicular à linha. A bateria de tensiômetros paralela à linha de irrigação era composta de três tensiômetros, todos a uma profundidade de 30 cm, no intuito de estudar o movimento horizontal da água no solo. Já a bateria perpendicular à linha era composta de três tensiômetros, estando os tensiômetros números 10, 11 e 12 a uma profundidade de 45, 30 e 15 cm, respectivamente (Figura 1.9), no intuito de estudar o movimento vertical da água no solo.
Atualmente, está sendo difundido o uso do tensímetro digital (Figura 1.10), que introduzido na parte superior do tensiômetro, permite a leitura direta do instrumento. Dessa forma, é evitado o uso de um vacuômetro de Bourdon em cada tensiômetro, o que pode reduzir os custos com instrumentação, quando é necessário um grande número de pontos de monitoramento.
Figura 1.9 - Ilustração de duas baterias de tensiômetros instaladas em uma área cultivada com pessegueiro.
Exemplo:
Um tensiômetro com um vacuômetro de Bourdon, foi instalado a 40 cm de profundidade (altura correspondente à metade da cápsula porosa até a superfície do solo) e com uma altura do vacuômetro a superfície do solo de 10 cm, apresenta uma leitura de 120 mm Hg. Então o potencial matricial (Ψm ) a 40 cm é:
120 mm Hg = 158 cm H2O
Ψm = 158 – 40 – 10 = 108 cm H2O
Para se conhecer a umidade do solo, basta entrar com este valor de Ψm na curva de retenção de água no solo. Por exemplo, considerando o valor de Ψm de 108 cm H2O e o solo
da Figura 1.5, teríamos um valor de umidade de 0,300 cm3/cm3.
Figura 1.10 - Tensímetro digital em operação.
1.5 LITERATURA CITADA
REICHARDT, K. Controle da irrigação do milho. Campinas: Fundação Cargill, 1994. 20p.
REICHARDT, K.; TIMM, L.C. Solo, planta e atmosfera:
conceitos, processos e aplicações. Barueri: Editora Manole, 2004. 478p.
CAPÍTULO 2 - PLANTA E CLIMA
Carlos Reisser Júnior Vitor Emanuel Quevedo Tavares Luís Carlos Timm Gilnei Manke Rodrigo Bubolz Prestes2.1 PLANTA
A presença de água nos tecidos vegetais acima de 90% evidencia a importância deste elemento na vida vegetal do planeta. Apesar de existirem indivíduos que resistem à falta de água, a produtividade da maioria dos vegetais alcança maior expressão em ambientes onde a abundância desta substância se faz presente. Esta constatação determina a distribuição das espécies vegetais na superfície do planeta juntamente com os níveis de temperatura do ar.
Em locais onde as chuvas são abundantes, como as florestas tropicais, a produtividade dos ecossistemas são maiores do que em ambientes onde a chuva é escassa, como os desertos. Uma exceção à regra são as regiões úmidas com problemas de drenagem do solo, que constituem os banhados, onde o tipo de vegetação é tipicamente aquática e não tão exuberante como nas florestas.
2.1.1 Sistema radicular e extração de água
Quanto maior for a altura da camada de solo explorada pelo sistema radicular das plantas, maior será a lâmina de água disponível para consumo. Sendo assim, para plantas com sistema radicular mais profundo é possível utilizar lâminas de irrigação maiores (maior quantidade de água aplicada) reduzindo o número de irrigações ao longo do ciclo de desenvolvimento. Por outro lado, para plantas com sistema radicular superficial, será necessário adotar um sistema de manejo no qual são aplicados volumes menores de água (lâminas menores) em cada irrigação, mas com aumento do número de irrigações durante o ciclo da cultura.
Ao longo do perfil vertical do solo, podem existir camadas que sejam limitantes ao desenvolvimento do sistema radicular da planta. Estas camadas podem ser o resultado natural do desenvolvimento do solo, como no caso da existência de um horizonte B2 textural, a pouca profundidade,
como podem ser originadas por processos de compactação. Tais camadas também delimitam a profundidade do solo que deve ser umedecida através da irrigação.
Em solos profundos, em condições normais, o sistema radicular das plantas pode atingir maiores profundidades. Entretanto, em sua porção mais profunda a quantidade de raízes tende a ser menor, representando uma pequena proporção do potencial de extração de água. Sendo assim, a irrigação não precisa ser planejada de modo a umedecer todo o perfil, correspondente à máxima profundidade do sistema radicular, mas para umedecer o perfil do solo até a profundidade em que ocorra uma parcela significativa da extração de água.
A profundidade do solo que define a camada que será umedecida através da irrigação recebe o nome de profundidade efetiva. Na Tabela 2.1 são apresentados alguns valores de profundidade efetiva das raízes de algumas culturas.
Tabela 2.1- Profundidade efetiva das raízes de algumas culturas (adaptado de Klar, 1992). Cultura Profundidade (cm) Alfafa 90 - 180 Algodão 40 - 100 Batata 30 - 75 Cana-de-Açúcar 50 - 150 Cebola 20 - 60 Cereais 30 - 100 Citrus 50 - 150 Cucurbitáceas 50 - 100 Essências florestais 100 - 200 Feijões 30 - 60 Fumo 30 - 90 Hortaliças 20 - 40 Legumes 30 - 100 Milho 30 - 100 Morango 20 - 30 Pastagens 30 - 100 Pimentas 30 - 100 Soja 30 - 100 Tomate 30 - 100 Videira 50 - 100
2.1.2 Sensibilidade ao déficit hídrico
Isolando os demais fatores que afetam a produção (luminosidade, temperatura, sanidade, fertilidade, etc.), para que as plantas desenvolvam todo seu potencial produtivo, é necessário que encontrem condições ótimas de disponibilidade de água. À medida que a disponibilidade de água se reduz, ocorre uma redução na taxa de crescimento das plantas (Figura 2.1).
Em geral, a taxa de decréscimo de produção, em relação à redução da disponibilidade de água, é mais suave na
fase inicial do processo, tendo pouco impacto sobre a produtividade, mas torna-se bem mais significativa, a partir de um determinado ponto, que pode ser considerado o ponto crítico da cultura, ou seja, o ponto a partir do qual, a redução da disponibilidade de água causa perda significativa de produtividade. Este ponto crítico varia entre plantas e entre as diferentes fases de desenvolvimento da planta.
Capacidade de Campo Ponto de murcha Taxa de cresci m ento das plant as (% ) 0 5 0 10 0 0 25 50 75 100
% de redução da água disponível
Crescimento Capacidade de Campo Ponto de murcha Taxa de cresci m ento das plant as (% ) 0 5 0 10 0 0 25 50 75 100
% de redução da água disponível
Crescimento Capacidade de Campo Ponto de murcha Taxa de cresci m ento das plant as (% ) 0 5 0 10 0 0 25 50 75 100
% de redução da água disponível
Crescimento
Figura 2.1 - Relação entre o crescimento vegetal e a diminuição da água disponível no solo na profundidade de solo considerada (adaptado de PRONI, 1987).
2.1.2.1 Período crítico e período de maior demanda
Em termos de irrigação, existem períodos durante o ciclo da cultura que exigem maior atenção: o período de maior demanda de irrigação e os períodos críticos da cultura.
O período de maior demanda é o período em que ocorre a maior necessidade de irrigação, em termos de
quantidade de água. Este é o período mais importante para a tomada de decisão sobre o parcelamento da área e os equipamentos que devem ser utilizados. Neste período ocorre o pico de vazão da irrigação e é para esta situação que devem ser escolhidas as tubulações, bombas, motores e demais estruturas e equipamentos que sejam necessários para a irrigação do pomar.
Os períodos críticos correspondem aos períodos em que a planta apresenta maior sensibilidade à deficiência de água, ou seja, os períodos em que a ocorrência de déficits hídricos resultam em maiores perdas de produtividade. Nestes períodos o manejo da irrigação deve receber especial atenção, podendo ser modificado em relação aos demais períodos, de forma a garantir um suprimento de água adequado às plantas.
Em casos de estiagens severas e outras situações em que a disponibilidade de água possa ser insuficiente para atender toda a demanda da planta, o uso da água deve ser planejado de forma a garantir o suprimento durante os períodos críticos.
Na Tabela 2.2 são apresentados os períodos críticos de algumas culturas, enquanto que na Tabela 2.3 são apresentados os consumos totais de água, durante a irrigação, em termos de altura (lâmina) de água.
No capítulo sobre manejo da irrigação, será abordada, com mais detalhes, a questão dos períodos críticos, para a cultura do pessegueiro.
Tabela 2.2- Períodos críticos de déficit de água, de algumas culturas (adaptado de Klar, 1992).
Culturas Períodos críticos
Cítrus Florescimento e formação de frutos. Para os limões, um florescimento mais intenso pode ser induzido pela retirada de irrigação pouco antes do florescimento. A queda de frutos pode ser controlada por altos níveis de água
Pêssego Período de rápido crescimento dos frutos Morango Do desenvolvimento dos frutos à colheita
Tomate Florescimento vegetativo e crescimento dos frutos Melancia Do florescimento à colheita
Tabela 2.3- Consumo de água estacional, de algumas culturas (adaptado de Klar, 1992).
Cultura Consumo de água (mm)
Abacate 650 - 1000 Banana 700 - 1700 Cítrus 600 – 950 Coco 800 - 1200 Tomate 300 - 600 Videira 450 - 900
2.2 CLIMA
A demanda de água para irrigação é regulada pelo clima, através de um balanço entre as entradas e saídas de água no sistema solo-planta. De forma simplificada, pode-se dizer que as entradas são os aportes de água provocados pelas chuvas, enquanto que as retiradas são compostas pela ação conjunta da evaporação da superfície do solo e pela
transpiração que ocorre nas plantas. Se as entradas de água no sistema forem insuficientes para cobrir as retiradas, surge a necessidade da irrigação. Neste caso, a parcela das retiradas que não for coberta pelas entradas irá constituir a demanda de irrigação.
2.2.1 Evapotranspiração
O termo evapotranspiração é utilizado para representar os processos conjuntos de evaporação da água do solo e de transpiração das plantas, que ocorrem normalmente em uma superfície vegetada.
A evapotranspiração engloba os processos da passagem direta da água do solo para a atmosfera e da retirada de água do solo pelas plantas (Figura 2.2). Parte da água retirada do solo, pela planta, será utilizada para o desenvolvimento de seus tecidos, enquanto que outra parte voltará à atmosfera, através da transpiração. Quando o valor da umidade do solo é igual ou inferior à capacidade de campo, a evapotranspiração é a principal responsável pela redução da umidade do solo. H2O H2O Transpiração Evaporação H2O H2O Transpiração Evaporação
Figura 2.2 - Processo de evapotranspiração em uma superfície vegetada.
Dentre os principais fatores que afetam a evapotranspiração, pode-se citar: o clima, a cobertura vegetal e o teor de água do solo. Destes fatores, o clima é o que mais tem sido utilizado como base para estimativa da evapotranspiração, existindo uma enorme quantidade de fórmulas propostas, com este objetivo.
Em função de diferentes condições de cobertura vegetal e disponibilidade de água, existem diferentes formas de definição da evapotranspiração. As principais são a evapotranspiração de referência e a evapotranspiração da cultura, que podem ser definidas como segue (Allen et al., 1998).
Evapotranspiração de referência (ET0): é a evapotranspiração que ocorre em uma superfície de referência, sem deficiência de água. A superfície de referência é representada por uma área coberta por grama, em condições específicas.
Evapotranspiração da cultura (ETC): é a evapotranspiração de uma cultura, livre de doenças, em qualquer fase de seu desenvolvimento, em condições ótimas de disponibilidade de água e nutrientes, para o desenvolvimento de seu potencial máximo de produção.
2.2.1.1 Evapotranspiração de referência
Para a determinação da demanda de irrigação é necessário utilizar a evapotranspiração da cultura. Entretanto, as informações climáticas, disponíveis na maior parte das estações climatológicas, não permitem que se obtenha, de forma direta, o valor da ETC. Por outro lado, a
evapotranspiração de referência pode ser utilizada como base para a estimativa da ETC.
As informações fornecidas pelas estações climatológicas permitem que sejam obtidas estimativas da
evapotranspiração de referência. Os principais métodos para estimativa da ET0 podem ser classificados em:
• Métodos baseados em tanques evaporimétricos; • Métodos baseados no uso de dados climáticos, em
fórmulas empíricas.
A escolha do método de estimativa da evapotranspiração de referência depende da disponibilidade de dados meteorológicos e da escala de tempo requerida.
A Figura 2.3 ilustra os dois métodos para a determinação da evapotranspiração.
Figura 2.3 - Ilustração de duas alternativas de estimativa da evapotranspiração de referência.
Para utilização dos métodos empíricos é necessário conhecer as condições climáticas para as quais foram desenvolvidas, pois normalmente não são de aplicação universal.
A seguir serão apresentados os dois métodos mais utilizados para estimar a evapotranspiração de referência.
a) Método do tanque evaporimétrico
Este método consiste em utilizar a evaporação medida em um tanque contendo água, denominado tanque evaporimétrico, para estimar o valor da evapotranspiração de referência, através da equação:
O P
O K E
ET = ⋅ (2.1)
onde: ET0 = evapotranspiração de referência (mm/dia);
KP = coeficiente do tanque;
E0 = evaporação medida no tanque evaporimétrico
(mm/dia).
O tanque evaporimétrico mais utilizado nas estações climatológicas brasileiras é o tanque “Classe A”, desenvolvido pelo U.S. Weather Bureau, que é um tanque de forma circular, de chapa galvanizada, ou aço inoxidável, com 121 cm de diâmetro e 25 cm de altura. O nível da água no interior do tanque deve ficar entre 2 a 7 cm da borda e a variação do nível não deve ultrapassar 2,5 cm. As medições devem ser feitas através de um micrômetro de gancho ou de uma régua, preferencialmente instalados em um poço tranqüilizador, no interior do tanque. O tanque deve ficar instalado sobre um estrado de madeira, a 15 cm acima do solo.
Os valores do coeficiente do tanque dependem do tipo de tanque utilizado, das condições de instalação do tanque e de algumas condições climáticas. Os valores de KP, para um
Tabela 2.4- Coeficientes KP, para o tanque Classe A, em
função da velocidade média do vento, bordadura ao redor do tanque, na direção do vento, e da umidade relativa do ar.
Umidade Relativa <40% 70% 40- >70% <40% 70%40- >70% Velocidade do Vento (m/s) Raio de Bordadura (m)
Bordadura de grama Bordadura de solo nú 1 0,55 0,65 0,75 0,70 0,80 0,85 10 0,65 0,75 0,85 0,60 0,70 0,80 100 0,70 0,80 0,85 0,55 0,65 0,75 <2 1000 0,75 0,85 0,85 0,50 0,60 0,70 1 0,50 0,60 0,65 0,65 0,75 0,80 10 0,60 0,70 0,75 0,55 0,65 0,70 100 0,65 0,75 0,80 0,50 0,60 0,65 2-5 1000 0,70 0,80 0,80 0,45 0,55 0,60 1 0,45 0,50 0,60 0,60 0,65 0,70 10 0,55 0,60 0,65 0,50 0,55 0,65 100 0,60 0,65 0,70 0,45 0,50 0,60 5-8 1000 0,65 0,70 0,75 0,40 0,45 0,55 1 0,40 0,45 0,50 0,50 0,60 0,65 10 0,45 0,55 0,60 0,45 0,50 0,55 100 0,50 0,60 0,65 0,40 0,45 0,50 >8 1000 0,55 0,60 0,65 0,35 0,40 0,45 b) Método de Penman-Monteith
A evaporação é o processo físico pelo qual um líquido passa do estado líquido para o vapor. Para que este processo
ocorra, ou seja, para que haja a mudança de estado, é necessário a utilização de certa quantidade de energia. Os métodos baseados no balanço de energia estimam a evapotranspiração de referência a partir do uso de uma série de variáveis climáticas, como temperatura do ar, umidade relativa, radiação solar, velocidade do vento e outras, e estabelecem uma relação com a capacidade da atmosfera em retirar água do solo e das plantas. O método de Penman-Monteith é recomendado pela FAO (Allen et al., 1998).
Diversos estudos apontam o método de Penman-Monteith como sendo confiável (Soares et al., 2001) apresentando resultados superiores aos demais métodos, podendo ser utilizado para estimativa de evapotranspiração para diversos intervalos de tempo.
A necessidade de determinação de uma grande quantidade de dados meteorológicos e de realização de alguns cálculos trabalhosos tem sido um obstáculo à popularização do método de Penman-Monteith, no planejamento das atividades de campo. Entretanto, a facilidade crescente de acesso a dados climatológicos em formato digital e a planilhas de cálculo, aliados ao bom desempenho do método na estimativa da evapotranspiração, são fortes indicadores de uma rápida mudança neste quadro. Na Figura 2.4 é mostrado um exemplo de planilha de cálculo da ET0 utilizada por equipe de
pesquisadores da UFPel e EMBRAPA, em projeto de manejo da irrigação em pomar de pessegueiro.
Na Figura 2.5 são mostrados alguns equipamentos existentes em uma estação agro-climatológica, cujas informações geradas são utilizadas para estimativa da evapotranspiração de referência.
Figura 2.4 -
Exemplo de planil
ha de cálculo da evapotra
nspiração de referência.
Figura 2.5 - Vista da estação agro-climatológica na Sede da Embrapa Clima Temperado (Pelotas, RS).
2.2.1.2 Evapotranspiração da cultura
Para uma mesma área, sob as mesmas condições climáticas e de disponibilidade de água, a evapotranspiração pode variar bastante de uma cultura para outra, ou mesmo para diferentes estádios de desenvolvimento de uma mesma cultura. Na maioria dos estudos que envolvem a realização de balanços hídricos, voltados ao processo de planejamento, o procedimento mais empregado para obter a evapotranspiração de uma determinada cultura, consiste na utilização de correlações pré-estabelecidas, com a evapotranspiração de referência. A equação a seguir, expressa este tipo de correlação:
O C C K ET
ET = ⋅ (2.2)
O coeficiente de cultura varia com o tipo de cultura e com os estádios de desenvolvimento (Figura 2.6). Vários estudos apresentam valores de KC para culturas específicas,
para uma grande variedade de locais.
Figura 2.6 - Exemplo de variação do coeficiente de cultura durante o ciclo.
Na Tabela 2.5 são apresentados os valores do coeficiente KC para algumas culturas, considerando cinco
estádios de desenvolvimento. Na Tabela 2.6 são apresentados, com maior detalhamento, os valores de KC para a cultura do
pessegueiro, enquanto que na Tabela 2.7 são apresentas faixas médias de valores de KC para outras fruteiras.
Tabela 2.5- Coeficientes Kc em função do estádio de desenvolvimento para diferentes culturas (Klar, 1992).
Estádios de desenvolvimento da cultura Cultura
(I) (II) (III) (IV) (V)
Banana Feijão Algodão Amendoim Milho Cebola Ervilha Pimenta Batata Arroz Sorgo Cana-de-Açúcar Fumo Tomate Trigo Alfafa 0,50-0,55 0,30-0,40 0,40-0,50 0,40-0,50 0,30-0,50 0,40-0,60 0,40-0,50 0,30-0,40 0,40-0,50 1,10-1,15 0,30-0,40 0,40-0,50 0,30-0,40 0,40-0,50 0,30-0,40 0,30-0,40 0,70-0,85 0,70-0,80 0,70-0,80 0,70-0,80 0,80-0,85 0,70-0,80 0,70-0,85 0,60-0,75 0,70-0,80 1,10-1,50 0,70-0,75 0,70-0,10 0,70-0,80 0,70-0,80 0,70-0,80 1,00-1,10 1,05-1,20 1,50-1,25 0,95-1,10 1,05-1,20 0,95-1,10 1,05-1,20 0,95-1,10 1,05-1,20 1,10-1,30 1,00-1,15 1,00-1,30 1,00-1,20 1,05-1,25 1,05-1,20 0,90-1,00 0,65-0,75 0,80-0,90 0,75-0,85 0,80-0,95 0,85-0,90 1,00-1,15 0,85-1,00 0,85-0,95 0,95-1,05 0,75-0,80 0,75-0,80 0,90-1,00 0,80-0,95 0,65-0,75 0,75-0,85 0,25-0,30 0,65-0,70 0,55-0,60 0,55-0,60 0,75-0,85 0,95-1,10 0,80-0,90 0,70-0,75 0,95-1,05 0,50-0,55 0,50-0,60 0,75-0,85 0,60-0,65 0,20-0,25 1,05-1,20 I – emergência até 10% do desenvolvimento vegetativo (DV); II – 10% do DV até 80% do DV; III – 80% do DV até 100% do DV, inclusive frutos formados; IV – maturação; V – colheita.
Tabela 2.6- Valores médios do coeficiente de cultura (Kc) para o pessegueiro (Doorenbos e Pruit, 1977).
Solo Set. Out. Nov. Dez. Jan. Fev. Mar. Abr. Maio
Com
cobertura 0,80 0,85 0,90 1,00 1,00 1,00 0,95 0,80 0,80 Sem
Tabela 2.7- Valores médios do coeficiente de cultura (Kc) para diferentes fruteiras (Conceição, 2004).
Cultura Kc Cultura Kc Abacateiro 0,75 – 0,95 Macieira 0,95 – 1,20 Abacaxizeiro 0,40 – 0,60 Mangueira 0,75 – 0,95 Bananeira 0,70 – 1,15 Maracujazeiro 0,75 – 0,85 Citros 0,65 – 0,90 Pessegueiro 0,85 – 1,15 Coqueiro 0,80 – 1,00 Videira 0,60 – 0,80
Fontes: Doorenbos e Kassam (1979); Doorenbos e Pruitt (1977); Nogueira et al. (1997); Pereira (1997); Coelho et al. (2000); Conceição (2003a) apud Conceição (2004).
2.2.2 Precipitação
O principal fator de aumento do teor de água do solo é a precipitação, sendo de grande importância para a determinação das necessidades de irrigação.
Em relação ao teor de água do solo, é preciso salientar que nem toda a água que precipita sobre uma determinada área irá realmente contribuir para aumentar a umidade. Sendo assim, deve-se recorrer a uma definição de “precipitação efetiva” (PE), como sendo a parcela da precipitação total, que atinge o solo, infiltra e fica retida na camada do solo para a qual se deseja acompanhar o comportamento da umidade. O conceito de precipitação efetiva varia bastante, em função do objetivo do estudo realizado.
Vários são os fatores que concorrem para reduzir o valor da precipitação efetiva, como: a evaporação direta da parte da precipitação, que fica retida na cobertura vegetal (interceptação) e na superfície do solo (retenção superficial); o escorrimento superficial e a percolação da água para zonas além da profundidade efetiva. A perda de água por interceptação depende do tamanho e forma das folhas, do
estágio de desenvolvimento da cultura, da densidade de plantas e de fatores climáticos, como a umidade relativa do ar, a velocidade do vento e a insolação. O escorrimento superficial ocorre sempre que a intensidade da precipitação supera a taxa de infiltração do solo, sendo afetado pela textura e estrutura do solo, cobertura vegetal e pelo relevo. As perdas por percolação ocorrem quando a parte da precipitação que infiltra no solo faz com que o valor da umidade do solo ultrapasse a capacidade de campo.
Nem sempre se dispõe de dados sobre os valores das perdas por interceptação, retenção superficial, escorrimento superficial e percolação, específicos para um determinado local. Nestes casos, uma alternativa seria a determinação a campo da correlação entre a precipitação efetiva e a precipitação total, o que demanda tempo e recursos financeiros. Outra alternativa, é o uso de um dos métodos empíricos existentes para estimar esta correlação. Um dos métodos mais conhecidos é o do Serviço de Conservação do Solo do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (SCS/USDA, 1967), que correlaciona a precipitação efetiva com a capacidade de armazenamento de água do solo e com a evapotranspiração. O fato deste método ser dirigido para o uso de valores médios mensais limita a eficiência de sua utilização, pois para o planejamento da mecanização o ideal é a utilização de dados diários.
O SCS/USDA desenvolveu este método através da análise de séries históricas de longa duração de dados climáticos e de umidade do solo. Esta análise compreendeu 50 anos de dados de precipitação, em 22 estações experimentais, cobrindo diferentes condições de solo e clima. A precipitação efetiva foi obtida a partir de balanços hídricos diários do solo, considerando a capacidade de armazenamento, a umidade, a evapotranspiração da cultura e o valor da umidade do dia anterior. Fatores como a intensidade da chuva e a taxa de infiltração do solo não foram considerados, como forma de
tornar o método mais simples. O método apresenta melhor performance em áreas onde ocorram chuvas de baixa intensidade e com altas taxas de infiltração da água no solo. De forma geral o método do SCS/USDA é satisfatório, podendo, após alguma verificação, ser aplicado para situações de campo (Dastane, 1978).
A Tabela 2.8 apresenta os valores da precipitação efetiva média mensal, segundo o SCS/USDA, para uma capacidade de armazenamento de água no solo, de 75 mm. Para outros valores da capacidade de armazenamento, devem ser utilizados os coeficientes de correção apresentados na Tabela 2.9. Dessa forma, por exemplo, para um solo que tenha uma capacidade de armazenamento de 150 mm, em um mês que tenha precipitação média mensal de 200 mm e evapotranspiração média mensal de 150 mm, seria obtida da Tabela 2.8 uma precipitação efetiva média mensal de 82 mm, que multiplicado pelo fator de correção 1,06 (obtido na Tabela 2.9), resultaria em um valor final de 82,9 mm.
A região de Pelotas localizada, entre os paralelos 23°30’ e 33°45’, faz parte, segundo a classificação de Köppen, da região do Brasil que é de clima mesotérmico úmido (Cf), e temperado (Cfb). Esta classificação determina que a temperatura média do mês mais frio situe-se entre 18 e –3°C (C) e que no mês mais seco a precipitação seja maior do que 60 mm (Cf). Além disso, a temperatura do mês mais quente seja inferior a 22º (Cfb).
O clima predominante Cfb é encontrado nos principais relevos da região, que são constituídos de planícies, planaltos e serras com escarpas, depressões e patamares. Apesar de ocorrer expressiva deficiência hídrica na maior parte da região, existem locais (mais altos) com suficiente disponibilidade de água. É comum a ocorrência de geadas no inverno e de granizo na maior parte da região.
Tabela 2.8- Precipitação efetiva média mensal, para capacidade de armazenamento de 75 mm (SCS/USDA, 1967).
Precipitação média mensal (mm) Evapotranspiração média mensal (mm) 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 12,5 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 25,0 16 17 18 19 20 21 23 24 25 25 37,5 24 25 27 28 30 31 32 33 35 37 50,0 32 34 35 37 39 42 44 47 50 62,5 39 41 43 46 49 52 54 57 61 75,0 46 48 52 54 57 61 64 68 72 87,5 56 59 62 66 69 73 78 84 100,0 62 66 70 74 78 82 87 92 112,5 69 73 76 81 86 91 96 102 125,0 80 85 89 95 100 106 112 137,5 87 92 97 103 109 115 121 150,0 94 98 104 111 117 124 132 162,5 100 107 112 118 125 132 140 175,0 116 119 126 134 141 150 187,5 120 127 134 142 150 158
Tabela 2.9- Fatores de correção (F) para capacidade de armazenamento (CA) diferente de 75 mm (SCS/USDA, 1967)
CA 20 25 37,5 50 62,5 75 100 125 150 175 200 F 0,73 0,77 0,86 0,93 0,97 1,00 1,02 1,04 1,06 1,07 1,08
No período de 1980 a 1995, segundo Viegas Filho et al. (1997), a média dos volumes totais anuais precipitados foi
de 1568 mm com desvio padrão de 287 mm e coeficiente de variação de 18,31% da distribuição interanual.
Na Figura 2.7 pode-se observar que a região sul do Estado é a que apresenta os menores volumes anuais de chuva e que a norte é onde ocorrem os maiores valores.
Figura 2.7 - Média de chuva anual acumulada durante o período de 1970 a 2000 no estado do Rio Grande do Sul (Fonte: Embrapa Clima Temperado. www.cpact.embrapa.br).
Ao longo do ano a variação é pequena e os meses de menor precipitação são maio e novembro (Figura 2.8).
20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
mm
Figura 2.8 - Variação mensal média da chuva medida na Estação Experimental da Embrapa Clima Temperado/UFPel, média dos anos 1893 a 2006. Pelotas, 2006.
A variação mensal da evapotranspiração potencial (Figura 2.9), a distribuição mensal da chuva e os atributos do solo determinam a probabilidade de ocorrência de déficits hídricos em uma dada região. O sul do Estado é uma das regiões onde os maiores déficits são encontrados. Na região de Pelotas, por exemplo, esta probabilidade pode chegar próximo a 60%, o que pode ser verificado na
Figura 2.10.
Na região sul do Estado do Rio Grande do Sul, de acordo com Mota et al. (1971), considerando-se a normal climatológica de 1931-1960, é onde se verificam os maiores déficits hídricos no solo. Em solos com valores de CAD de 100 mm, os déficits ocorreriam no período de novembro a fevereiro. Fora deste período, a probabilidade de ocorrência de déficits é reduzida. O pólo produtivo de Pelotas, por se inserir nesta região, também apresenta elevadas probabilidades de ocorrência deste fenômeno, apesar de ocorrerem maiores precipitações conforme os mesmos autores.
Figura 2.9 - Variação da evapotranspiração potencial média estimada a partir de dados de tanque classe A, na região de Pelotas, no período de 1957-1984. (Fonte: Governo do Estado do RS. Atlas agroclimático).
Para Berlato et al. (2006), na região sul do Rio Grande do Sul a probabilidade de que as precipitações sejam maiores do que os valores de evapotranspiração de referência são muito baixos, desde a segunda quinzena de novembro até fim de janeiro, especialmente no leste desta região, com probabilidades em torno de 25% podendo chegar até 13% na terceira dezena do mês de dezembro.
Para Viegas Filho et al. (1997), a probabilidade de ocorrência de déficit hídrico no solo, para solos com capacidade de armazenamento de 50 mm, pode chegar próximo a 90% na terceira dezena do mês de dezembro, levando-se em conta os dados climáticos entre 1980 a 1995. Já em estudos com dados até 2005, verifica-se que a probabilidade de ocorrência de déficits hídricos maiores do que 20 mm em solos com CAD de 100 mm se próxima a 50% nos meses de
dezembro e janeiro. Nos meses de junho a agosto esta probabilidade é praticamente nula (Figura 2.10).
0 10 20 30 40 50 60
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
%
50 75 100
Figura 2.10 - Probabilidade de ocorrência de déficits hídricos maiores do que 20 mm em solos com valores de CAD de 50 mm, 75 mm e 100 mm ao longo do ano, na Embrapa Clima Temperado, período de 1893 a 2005.
Portanto, a conjunção dos fatores climáticos que ocorrem na região sul do Rio Grande do Sul com as características das plantas de pessegueiro determina que as ações de investimento em técnicas de irrigação necessitam ser economicamente avaliadas, pois apesar da redução dos riscos de produção, este tipo de investimento pode reduzir a economicidade do sistema, o que o torna muito dependente do tipo de comercialização realizado.
2.3 LITERATURA CITADA
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BERLATO, M.A.; FARENZENA, H.; LEIVAS, J. Probabilidade da precipitação pluvial ser igual ou superior à evapotranspiração de referência na metade sul do Estado do Rio Grande do Sul. Pesquisa Agropecuária Gaúcha, Porto Alegre, v. 12, n.1-2, p.7-16, 2006.
CONCEIÇÃO, M.A.F. Irrigação de Fruteiras por Microaspersão. Circular Técnica 49. Bento Gonçalves: EMBRAPA, 2004.16p.
DASTANE, N.G. Effective rainfall in irrigated agriculture. Roma: FAO. 1978. (FAO. Irrigation and Drainage Paper, 25). (disponível em : http://www.fao.org/docrep).
DOORENBOS, J.; PRUITT, W.O. Guidelines for predicting
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KLAR, A.E. Irrigação: freqüência e quantidade de
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MOTA, F.S.; BEIRSDORF, M.I.C.; GARCEZ, J.R.B.
Zoneamento agroclimático do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Normais agroclimáticas. Pelotas: Ministério da Agricultura-IPEAS, 1971. v.1. 80p.
PROGRAMA NACIONAL DE IRRIGAÇÃO. Tempo de
irrigar: manual do irrigante. São Paulo: Mater, 1987. 160p. SOARES, W.R.; SEDIYAMA, G.C.; RIBEIRO, A.; COSTA, J.M.N. Coeficientes de cultura no estádio de desenvolvimento
inicial (kCini) para diferentes texturas de solos. Engenharia
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VIEGAS FILHO, J.S.; DORFMAN, R.; HERTER, F.G. Balanço hídrico para a cultura do pessegueiro (Prunus persica L. Batsch), cultivar Diamante, na região de Pelotas-RS. Revista
Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v.5, n. 2, p. 249-254, 1997.
