SISTEMA ÁGUA, SOLO, PLANTA E ATMOSFERA

SISTEMA ÁGUA, SOLO,

PLANTA E ATMOSFERA

Disciplina: Irrigação e Drenagem Prof. César Antônio da Silva

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ÁGUA DISPONÍVEL NO SOLO E IRRIGAÇÃO

ÁGUA DISPONÍVEL: Quantidade de água que o solo retém entre a umidade na capacidade de campo (θ_cc) e a umidade de ponto de murcha permanente (θ_pmp).

ÁGUA DISPONÍVEL NO SOLO

•

Umidade na capacidade de campo (

θ

):

conteúdo máximo de água que o

solo retém com atuação da força gravitacional, sem ocorrer drenagem.

•

Umidade na ponto de murcha permanente (

θ

):

umidade em que

determinada espécie vegetal murcha e entra em senescência, não

restabelecendo mais a sua turgidez

– O armazenamento de água no solo é tão pequeno que mesmo a planta gastando muita energia, não consegue absorvê-la.

4 Amostra de solo indeformada

θ_cc - solos argilosos: aplicar vácuo de - 0,33 atm solos arenosos: aplicar vácuo de - 0,1 atm

DETERMINAÇÃO DE

θ

_cc

e

θ

_pmp

Câmara de Richards (panela de pressão)

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f - Fator de disponibilidade da cultura

AG - água gravitacional AD - água disponível

AR - água residual ou higroscópica - 15 - 0,33 (solos argilosos) - 0,10 (solos arenosos) θcc θsat θpmp AR AG θ (cm3 _cm-3₎ ψm (atm) 0 AD CRA

CRA - Capacidade Real de Água no Solo (mm), utilizada pela cultura

ÁGUA DISPONÍVEL NO SOLO

Tabela - Fator de disponibilidade de água da cultura, em função da

evapotranspiração máxima (ETm) e do grupo de cultura

Grupo 1: cebola, pimenta, batata, alho e folhosas

Grupo 2: banana, repolho, uva, tomate e ervilha

Grupo 3: alfafa, feijão, cítricas, amendoim, abacaxi, girassol, melancia e trigo

Grupo 4: algodão, milho, azeitona, sorgo, cana-de-açúcar, soja e fumo

f - depende da cultura e da ETm (fase de desenvolvimento da cultura)

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CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL

ou

DTA: mm/cm (mm de água disponível / cm de profundidade de solo)

θ

cc e θpmp: umidade base em volume (cm3 cm-3) U_cc e U_pmp: umidade base em massa (g g-1₎

d_s: densidade do solo (g cm-3₎

z

DTA

CTA

=

⋅

(

)

d

10

DTA

=

U

−

U

⋅

⋅

(

)

10

DTA

=

θ

−

θ

⋅

z: profundidade efetiva do sistema radicular (cm) - Capacidade Total de Água (CTA)

- Capacidade Real de Água (CRA)

CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL

f

CTA

CRA

=

⋅

É a lâmina de água realmente utilizada pala cultura. CRA: mm

f: fator de disponibilidade de água, da cultura (decimal).

Quanto menor o “f”, mais sensível é a cultura à falta de água.

f = 0,35 significa que a cultura consumirá apenas 35% da CTA.

10 Exemplo: Dados: θ cc = 35% θ pmp = 20% z = 60 cm f do feijoeiro na floração = 0,4 DTA = 1,5 mm/cm CTA = 90 mm CRA = 36 mm θ_i = 29% V = 360 m3

CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL

Determinar DTA, CTA, CRA, a umidade crítica de irrigação (θi) e o volume de água aplicado por hectare para elevar a θi à θcc:

- Irrigação Real Necessária (IRN)

CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL

Sem chuva: IRN = CRA

Com chuva: IRN = CRA – Pe

Dois casos:

Pe - precipitação efetiva (quantidade de água que chega à zona radicular).

- Irrigação Total Necessária (ITN)

Ea

IRN

ITN

=

Ea - eficiência de aplicação de água (decimal) ITN - mm

12 Exercícios: 1) Dados: U_cc = 34% U_pmp = 20% d_s = 1,25 g cm-3 z = 0,5 m f = 0,5 (cafeeiro em crescimento) Ea = 75%

Chuva = 15 mm (precipitação efetiva)

Determine: DTA, CTA, CRA, IRN e ITN

CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL

DTA = 1,75 mm/cm CTA = 87,5 mm CRA = 43,75 mm IRN = 28, 75 mm ITN = 38,33 mm

2) Numa área de pastagem, o solo encontra-se com θ

inicial = 21%. A θcc é de 37%, z = 30 cm e os aspersores utilizados apresentam precipitação de 10 mm/h. Qual o tempo para elevar a umidade do solo da θ

inicial até a capacidade de campo?

CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL

t = 4,8 horas

Estudos para prova:

Exercícios pág. 45, utilizar a data de 26/11/2013 para resolvê-los.

14 1) Numa lavoura de citros foram obtidos os seguintes dados:

θ cc = 35% θ pmp = 18% z = 80 cm f = 0,5 ds = 1,20 g cm-3 Ea = 75%

Chuva = 30 mm (precipitação efetiva) Determine: DTA, CTA, CRA, IRN e ITN

2) Qual o volume de água (m³ por hectare) para elevar a umidade de um solo de 0,1 cm³/cm³ para 0,25 cm³/cm³, sendo a profundidade efetiva do sistema radicular de 20 cm?

CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL E IRRIGAÇÃO

Exercícios individuais:

CÁLCULO DA ÁGUA DISPONÍVEL E IRRIGAÇÃO

3) Qual a lâmina de água necessária (mm) e o volume de água (m³/ha) para elevar a umidade de um solo de 0,1 g/g para 0,25 g/g, sendo a profundidade efetiva do sistema radicular de 20 cm e ds = 1,4 g/cm³?

4) Dados: umidade de irrigação (θ_{i = 14%; ds = 1,35 g/cm³ e z = 30 cm. Qual}

a nova umidade após uma chuva de 35 mm?

5) Sabendo-se que a θ

inicial = 11%; θfinal desejada de 23%, ds = 1,35 g/cm³, z = 50 cm e que os aspersores possuem intensidade de aplicação de 10 mm/h, Pede-se: qual o tempo para elevar a umidade do solo de θ

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DEMANDA HÍDRICA DAS CULTURAS

Ciclo hidrológico

•

Demanda de água vegetal: parte do ciclo hidrológico:

DEMANDA HÍDRICA DAS CULTURAS

• Balanço Hídrico:

quantificação das entradas e saídas de

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DEMANDA HÍDRICA DAS CULTURAS

•

Evapotranspiração (ET) = evaporação (E) + transpiração (T)

•

Depende de vários fatores:

– Climáticos: temperatura, ventos, UR, radiação solar

– Da cultura: espécie vegetal, fase de desenvolvimento, área foliar, porte das plantas (resistência aerodinâmica), profund. sistema radicular

– De manejo e do solo: fertilidade, cobertura do solo, camadas adensadas, salinidade, tratos culturais, controle de pragas e doenças

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DEMANDA HÍDRICA DAS CULTURAS

•

O consumo hídrico das culturas é expresso pelo

coeficiente de cultivo

(Kc)

– útil para fins de manejo de irrigação

•

Kc:

expressa o consumo de água de uma cultura comercial, em relação à

cultura de referência: grama batatais (Paspalum notatum) em

cc.

– Lisímetros de drenagem: evapotranspiração de referência (ETo)

– Utilização da grama: cobre toda a superfície do solo, uniformidade de ETo durante o ano

22

24

Estádio I: estabelecimento da cultura (semeadura à germinação), até

10% da cobertura da superfície do solo (CSS)

-Estádio II: crescimento vegetativo (germinação ao florescimento), de

10% a 80% da CSS

-Estádio III: período reprodutivo (florescimento ao final de enchimento

de grãos), 80% a 100% da CSS (inclusive com frutos)

-Estádio IV: maturação fisiológica

- Estádio V: colheita

EVAPOTRANSPIRAÇÃO

• Evapotranspiração de referência (ETo):

cc.

• Evapotranspiração da cultura (ETc):

quantidade de água utilizada por determinada cultura sem restrição hídrica.

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• Métodos diretos:

– Lisímetros de drenagem – Lisímetros de pesagem

• Métodos indiretos:

– Evaporímetros: atmômetro, tanque “Classe A” – Equações: Penman-Monteith, Thornthwaite (1948), Hargreaves (1985), Blaney-Criddle (1950)

Lisímetro de pesagem (citros)

DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO

Tanque de 20m2

• Lisímetro de drenagem

A

D

I

P

ETo

=

+

−

ETo - evapotranspiração de referência (mm dia-1₎

P - precipitação diária (mm dia-1₎

I - irrigação (L dia-1₎ D - drenagem (L dia-1₎ A - Área do lisímetros (m2₎

A

V

V

V

.

1000

ETo

=

+

−

28 Exercício:

1) Num lisímetro de drenagem com grama batatais, com área de 3,0 m2_{, estando} o solo do mesmo na umidade de “capacidade de campo”, às 16:00 horas foram aplicados com regador 12 L de água uniformemente. Até as 16:00 horas do dia seguinte, choveu 5,0 mm e foram drenados 8,0 L. Qual o valor da ETo da grama?

EVAPOTRANSPIRAÇÃO

mm/dia

33

,

6

ETo

3

8

12

5

ETo

A

D

I

P

ETo

=

−

+

=

−

+

=

EVAPOTRANSPIRAÇÃO

• Lisímetro de pesagem

t

A

M

M

ETo

⋅

−

=

ETo - evapotranspiração de referência (mm dia-1₎

M_θcc - massa do lisímetro + grama + solo na umidade de “capacidade de campo” (kg) M_θa - massa do lisímetro + grama + solo na umidade atual (kg)

30

Lisímetro de pesagem

para a medida da ET

do cafeeiro

Sistema de pesagem (em

tempo

real):

células

de

carga

e

registro

em

computador (ou datalog)

32

EVAPOTRANSPIRAÇÃO

t

A

M

M

ET

⋅

−

=

• Lisímetro de pesagem (pequenos recipientes)

Evapotranspiração de mudas: pequenas balanças

Mudas de baruzeiro (Dipteryx alata)

Exercício:

1) Num lisímetro móvel de pesagem de 12,5 m2 _{há uma planta de citros.} Utilizando uma célula carga (balança), verificou-se que a massa do lisímetro + planta + , solo na “capacidade de campo” foi de 4530 kg. Após 5 dias da pesagem inicial, pesou-se novamente, obtendo o valor de 4105 kg. Qual o valor da evapotranspiração diária do citros?

EVAPOTRANSPIRAÇÃO

t

A

M

M

ET

⋅

−

=

34 Poço tranquilizador e micrômetro

EVAPOTRANSPIRAÇÃO

• Tanque “classe A”: mede a evaporação (EV) de uma superfície livre de água.

Reservatório de 120 cm de diâmetro, 25 cm altura. Em aço inoxidável ou chapa galvanizada

Instalado sobre estrado de madeira

Cheio de água até 5,0 cm da borda

Variação máxima do nível da água = 2,5 cm

EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA

Kp

ECA

ETo

=

⋅

ECA - evaporação no tanque “Classe A” (mm dia-1₎

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COEFICIENTE DO TANQUE (Kp)

Tabela - Coeficiente do tanque “Classe A” (Kp) em função da cobertura do solo, extensão da bordadura, de umidade relativa do ar e velocidade média do vento

B

UR

10

1,0

u

UR

10

8,0

B

10

1,01

UR

10

1,6

B

10

1,18

UR

10

5,16

u

10

2,4

0,475

Kp

⋅

−

⋅

−

⋅

−

⋅

−

⋅

+

⋅

+

⋅

−

=

COEFICIENTE DO TANQUE (Kp)

u₂ é a velocidade do vento, a dois metros de altura (km dia-1₎

UR é a umidade relativa média (%)

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EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE CULTURA

Kc

ETo

ETc

=

⋅

Evapotranspiração

de Cultura (ETc)

Tabela - Coeficiente de cultivo (Kc) em diferentes estádios de desenvolvimento, em função da umidade relativa e velocidade do vento, para diversas hortaliças

40 Exercícios:

1) Numa estação climatológica, foi medida a evaporação (ECA) em um tanque “Classe A”, durante um intervalo de tempo de 5 dias, obtendo-se: ECA = 6,0 mm dia-1_{, umidade relativa do ar = 65%, vento = 2,25 m s}-1_{. O tanque possui} bordadura de 10 metros.

a) Qual o valor de ETo para esse período?

b) Neste período, havia uma lavoura de milho verde em área irrigada por um pivô central, na fase de início de maturação (Kc = 0,80). Qual a evapotranspiração da cultura?

Kp = 0,70 ECA = 6,0 mm dia-1 _{ETo = 4,2 mm dia}-1

(

)

(

)

2) Dados: θ_cc = 32%; θ_pmp = 18%; Kc = 1,1 (cana de açúcar em crescimento); z = 40 cm; f = 0,5; Kp = 0,7 Ea = 80%; θ_atual = 32% (partindo do solo na umidade de “capacidade de campo”)

Sabendo-se que o aspersor é utilizado no espaçamento 12 m x 12 m, e tem uma taxa de precipitação de 10 mm h-1_{, determine o tempo de irrigação:}