Drenagem
DEFINIÇÕES
Drenagem: sob o ponto de vista agrícola, é a remoção do excesso de água e sais do solo a uma razão que permita o crescimento normal das culturas.
Drenagem Adequada: é a drenagem necessária para se manter
Drenagem Natural: é aquela em que o solo em suas condições
naturais tem capacidade para escoar a água que atinge a área,
proveniente:do escoamento superficial e subsuperficial de áreas altas, transbordamentos de rios, excessos de água de irrigações e infiltrações provenientes de canais, mantendo o solo em condições adequadas de aeração para as culturas ali instaladas.
Drenagem Artificial: é aquela necessária quando a drenagem natural
não é suficiente para eliminar os excessos de água.
A drenagem artificial visa:
* complementar a diferença entre a drenagem natural e a drenagem necessária ou adequada
Drenagem agrícola
Conceito
Drenagem agrícola: é o conjunto de técnicas e práticas que visa retirar o excesso de água do solo
A drenagem agrícola é uma prática que além de permitir a incorporação de áreas mal drenadas ao processo produtivo, evita que ocorram inundações, encharcamento e salinização de solos.
Drenagem agrícola
Objetivos
Em zonas áridas: tem como principal objetivo a manutenção do
equilíbrio salino do solo, por meio da lixiviação do excesso de sais.
Em zonas úmidas: tem como objetivo o controle do nível do lençol
freático, por meio da eliminação do excesso de água na superfície e no perfil do solo, visando garantir condições favoráveis de aeração, possibilitando, assim, o desenvolvimento adequado das culturas.
Principais benefícios
- Incorporação de novas áreas à produção agrícola (principalmente nas regiões úmidas e semiumidas (pântanos) para torná-los agricultáveis;
- Aumento da produtividade agrícola (melhor aeração, melhor atividade microbiana, melhor fixação de nitrogênio e fósforo, aumento da profundidade efetiva do sistema radicular);
Drenagem em regiões úmidas: * Regiões baixas e solos rasos
- Durante o período de chuvas ocorrem inundações Perdas de produção e dificuldades de manejo do solo
Drenagem em regiões secas: * Áreas irrigadas e solos rasos
- Principalmente na região semi-árida (baixa precipitação) - Alto risco de salinização
Inconvenientes do excesso de água
Deficiência de O2: o que causa uma redução da respiração e do volume total de raízes, um aumento da resistência no transporte de água e nutrientes
Diminuição da temperatura do solo: solo com excesso de água tem grande capacidade calorífica e assim grande quantidade de calor é necessária para elevar a sua temperatura, por isso, um solo mal drenado é frio e o crescimento da cultura é retardado
É comum a existência nas áreas destinadas a agricultura, de condições desfavoráveis de drenagem natural
Nas áreas de sequeiro, principalmente quando são baixas e formadas por solos rasos ocorrem com freqüência inundações ou encharcamentos durante o período de grandes chuvas, o que pode causar perdas na produção agrícola, dificuldades de manejo do solo e até perdas materiais.
Nas áreas irrigadas, além dos danos já mencionados pode haver salinização, com seus efeitos daninhos sobre o solo e, em conseqüência, sobre as culturas, o que torna a necessidade de drenagem ainda maior, considerando-se que os investimentos em infra-estrutura são altos e significativos.
PROPRIEDAES FÍSICAS DO SOLO AFETADAS PELA
EXCESSO DE ÁGUA NO SOLO
Aeração
O excesso de água reduz a percentagem de ar presente no solo e com isto o oxigênio.
Este mecanismo afeta muito o desenvolvimento das raízes e sobrevivência de microorganismos que necessitam de oxigênio. Vários efeitos surgem e a principal conseqüência é deficiência de nitrogênio (as plantas ficam amareladas)
A deficiência de aeração pode alterar significativamente os aspectos fisiológicos das plantas.
As principais conseqüências causadas pelo excesso de água são: • curvatura e acamamento das plantas
• perda de geotropismo (crescimento radicular verticalmente para baixo) • queda das estruturas de reprodução
• surgimento de níveis tóxicos de alguns elementos do solo que sofrem redução química e provocam toxidez como ferro, cobalto, manganês, cobre, zinco e enxofre.
PROPRIEDAES FÍSICAS DO SOLO AFETADAS PELA
EXCESSO DE ÁGUA NO SOLO
Estrutura
O excesso de água reduz a resistência do solo à compressão pois a coesão entre partículas fica reduzida. Por isso, o tráfego de máquinas afeta intensamente, compactando o solo.
Essas alterações trazem alguns impactos como: • redução da permeabilidade do solo
• redução do desenvolvimento radicular • redução da troca de gases no solo
PROPRIEDAES FÍSICAS DO SOLO
AFETADAS PELA DRENAGEM
Permeabilidade
Em áreas drenadas, a variação da umidade provoca rachaduras no solo, maior profundidade do sistema radicular, como também maior atividade microbiana e, como conseqüência, maior permeabilidade.
Textura
Áreas com problema de drenagem, tem maior predominância de silte e argila, em decorrência das deposições nas estações chuvosas.
PROPRIEDAES FÍSICAS DO SOLO
AFETADAS PELA DRENAGEM
Temperatura
Nos solos encharcados, ocorre o aquecimento retardado , pois o calor específico da água é cinco vezes maior do que a matriz seca do solo.
Conseqüentemente, para uma mesma radiação solar incidente, o solo com água demora mais a aquecer que um solo seco;
PROPRIEDAES FÍSICAS DO SOLO AFETADAS PELA
EXCESSO DE ÁGUA NO SOLO
Em relação à temperatura, um gráfico típico da variação da condutividade térmica versus umidade do solo é apresentado a seguir:
Como o fluxo de calor no solo é diretamente proporcional ao gradiente de temperatura e à condutividade térmica, solos mais úmidos tem maior dificuldade para condução de calor.
De modo geral, solos mal drenados demoram mais para serem aquecidos.
Sustentação
Locais com lençol freático alto, fazem com que as culturas tenham sistema radicular raso, ficando sujeitas a tombamento. Além disto, como a área do solo ocupada pela planta é pequena, ocorre com muita rapidez o déficit hídrico, por ocasião de um veranico, que causa rapidamente um rebaixamento do lençol freático.
EFEITOS DA DRENAGEM DEFICIENTE NO DESENVOLVIMENTO DAS
CULTURAS
Absorção de água
O excesso de água no solo causa pouco arejamento, reduzindo indiretamente a absorção de água, em virtude da diminuição do tamanho do sistema radicular. Além disto, causa decréscimo da permeabilidade das raízes, reduzindo diretamente a absorção de
água.
EFEITOS DA DRENAGEM DEFICIENTE NO DESENVOLVIMENTO DAS
CULTURAS
Absorção de minerais
Tanto a acumulação de sais no vacúolo das células da raiz quanto o seu transporte para a parte aérea (xilema), consomem energia que é liberada na respiração aeróbica.
Portanto, a absorção e o transporte de nutrientes ficam altamente comprometidos quando o arejamento do solo é deficiente.
EFEITOS DA DRENAGEM DEFICIENTE NO DESENVOLVIMENTO DAS
CULTURAS
Salinidade: A má drenagem também pode contribuir para elevação
do lençol freático que, com o acúmulo de fertilizantes aplicados ao longo do tempo, apresenta concentração de sais elevada.
Este fato ocorre muito em solos rasos irrigados em excesso, e desprovidos de sistema de drenagem.
A ascensão de uma frente salina pode atingir o sistema radicular das plantas e provocar toxidez generalizada, ou específica de alguns íons como sódio, boro e cloreto.
CRITÉRIOS AGRONÔMICOS DE
DRENAGEM
Basicamente, existem dois critérios de drenagem:
da época de irrigação
Critério para época de irrigação
Quando ocorre a irrigação, parte da água infiltrada é retida pelo solo,
elevando seu teor de umidade, normalmente até alcançar a capacidade de campo.
O excesso de água infiltrada, intencional ou inevitável, eleva o lençol freático até a uma altura que, por vezes, é indesejável e problemática.
Capacidade de campo ocorre quando todos os microporos do solo estão
O critério de drenagem para a época de irrigação, estabelece que: "N" dias após a aplicação de água, o lençol freático deverá
rebaixar até uma profundidade "p".
Os valores de N e p dependem das culturas e do tipo de solo.
Normalmente se utiliza N=3 dias mas, em muitos casos, são mais adequados os valores de N=2 (para culturas mais sensíveis ao excesso de umidade )ou a 4 dias
A Tabela apresenta valores usuais de p, na maioria dos casos para
N = 3 dias.
Tabela 1 - Valores de "p", para o critério da época de irrigação
Critério para época de chuva
Durante a época das chuvas, o lençol freático está submetido à uma série de oscilações que dependem da ocorrência de precipitações e de suas quantidades.
Cada nível freático é alcançado certo número de vezes. Em geral, níveis freáticos mais altos correspondem uma menor freqüência, uma vez que fortes precipitações são menos freqüentes que as fracas.
O critério de drenagem para época de chuvas se define como sendo: "permite-se que como conseqüência das chuvas, o lençol freático se eleve até uma profundidade "p" medida desde a superfície do terreno, com uma freqüência de "N" vezes por ano.
" O valor mais comum a ser utilizado é N = 5.
Este critério é muito discutível e, sobretudo, muito teórico.
A elevação do lençol freático até a profundidade "p", 5 x / ano,
não quer dizer que haverá perda de colheita cinco x / ano.
Pode-se afirmar, e a experiência tem mostrado, que a aplicação deste critério conduz a bons resultados práticos. Ele foi elaborado na Holanda mas, estudos efetuados demonstraram que pode ser aplicado no Brasil com boa aproximação, para N = 5
Quanto ao valor de p, agrupou-se as distintas culturas em três grupos. A Tabela 2 apresenta estes valores
Critério para época de chuva
Solos encharcados causam prejuízo para lavoura
Os solos saturados de água fazem com que as raízes das plantas tenham menos acesso ao oxigênio, e isto traz alguns prejuízos à plantação.
Alguns deles são os seguintes:
* Menor germinação e crescimento das plantas; * Nível freático elevado pode restringir o
Porosidade drenável (μ)
Porosidade total (P) é o nome dado à porção do solo não ocupada por sólidos. Essa porção varia de 30 a 60% (0,3 a 0,6). É determinada por:
P = V – Vs / V em que,
V = volume total
Vs = volume de sólidos
Em geral solos arenosos são menos porosos, embora seus poros sejam maiores.
A porosidade total exerce influência sobre a retenção de água no solo, aeração e enraizamento das plantas.
A porosidade drenável (μ), ou água drenável, representa os poros de um solo que não conseguem reter água contra a força da gravidade. Expressa a diferença entre a porosidade total e a porosidade preenchida com água mesmo após a drenagem.
μ = P – θd em que,
μ = porosidade drenável; P = porosidade total;
θd = umidade retida pelo solo após a drenagem
Para se medir a porosidade drenável se torna necessário enviar amostra para o laboratório.
Valores típicos
Condutividade hidráulica (K)
A condutividade hidráulica (ou constante de proporcionalidade) de um solo saturado é o principal parâmetro que determina sua capacidade de drenagem.
Ela é constante para cada tipo de solo, isto é, dependerá somente da textura e da estrutura do solo.
Sua determinação tem muita importância para o dimensionamento dos sistemas de drenagem.
Os métodos mais comuns para a sua determinação são: o método do permeâmetro de carga constante (método de laboratório) e o método de um poço na presença do lençol freático (método de campo).
O método do poço é um método simples, rápido e preciso, que estima a condutividade hidráulica do solo saturado, da faixa de solo entre o lençol freático e o fundo do poço. Para executá-lo faz-se um furo com trado até abaixo do lençol. Após o equilíbrio entre a água do poço com o lençol freático, parte da água é removida. A água do solo, ao redor do poço, se movimentará para dentro do poço, elevando seu nível. A velocidade com que o nível da água subirá no poço está correlacionada com a condutividade hidráulica do solo ao redor do poço.
O objetivo das medições é determinar a velocidade com que o nível da água sobe no poço.
A determinação é dada por: K = C. Δh / Δt
Em que,
Δh = variação do nível da água durante as medições; Δt = variação do tempo;
C = fator que depende do nível da água (h), da distância entre a profundidade do do poço e a profundidade do lençol freático (H), do raio do poço ® e da distância entre o fundo do poço e a camada impermeável (S)
Onde r é o raio do poço (cm), H a distancia do lençol freático até o fundo do poço, h a média entre ho e hn, respectivamente a distancia do lençol ao nível inicial e final de água no poço. Deve-se considerar entretanto que hn > 0,75 ho.
Salinidade e desenvolvimento de plantas
O controle de sais no perfil do solo é importante, pois os efeitos dos mesmos são indesejáveis.
Tipicamente, podem alcançar níveis tóxicos para as plantas ou alterar a estrutura do solo. Podem também prejudicar economicamente o rendimento das plantas cultivadas.
Os sais originam-se durante o processo de formação do solo ou então são trazidos por movimentos de água subterrânea, água da irrigação, ou mesmo por adubação excessiva ou muito localizada (fertirrigação).
A salinização ocorre, geralmente, em solos situados em regiões de baixas precipitações pluviais, alto déficit hídrico e que tenham deficiências naturais de drenagem interna, sendo que, os fatores que podem contribuir para a salinização dos solos são:
Clima – déficit hídrico climático acentuado;
Irrigação em solos rasos ou solos de má drenabilidade;
Irrigação com água de má qualidade – teores elevados de sais;
Baixa eficiência de irrigação e conseqüentemente irrigação
excessiva
Manutenção inadequada do sistema de drenagem ou ausência de
