Aula 2 - Solo, agua, clima,planta e suas interações com a irrigação

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SOLO, ÁGUA, CLIMA, PLANTA E SUAS INTERAÇÕES COM A IRRIGAÇÃO
Prof. D.r. Elias José Pedroso
2
TÓPICOS ABORDADOS 
1. Introdução
2. Ciência da irrigação (Quando e quanto irrigar)
2.1. Método padrão estufa
2.2. Tensiômetro
2.3. Evapotranspiração de referência 
3
OBJETIVO DA AULA 
O Objetivo desta aula é demonstrar as interações de solo, água, clima e planta
com o manejo da irrigação (Métodos para determinação de lâminas de irrigação) 
4
1) A técnica de irrigação compreende duas etapas:
a) ENGENHARIA DA IRRIGAÇÃO
- Como irrigar, qual método de irrigação utilizar
- Escolha do método de irrigação, dimensionamento do projeto, manutenção do
sistemas de irrigação
b) CIÊNCIA DA IRRIGAÇÃO
- Quando e quanto irrigar
INTRODUÇÃO
5
a) ENGENHARIA DA IRRIGAÇÃO
Altura do bico 
inadequada
Borracha de vedação 
ressecada
INTRODUÇÃO
6
b) CIÊNCIA DA IRRIGAÇÃO:
-Quando e quanto irrigar ?
Fontes: Imagens jornal sala de imprensa
Desperdício de água em irrigação de 
superfície em culturas de tomate
Fontes: Imagens jornal sala de imprensa
Doenças fúngicas e bacterianas causadas
por excesso de molhamento foliar
Excesso de água em irrigação
por aspersão na produção de alface
INTRODUÇÃO
7
b) Ciência da irrigação: - Quando e quanto irrigar?
Consideramos:
- Solo: Armazenamentos , infiltração, salinidade
- Água: Disponibilidade e qualidade
- Planta: Espécie, faze de desenvolvimento, espaçamento
- Clima: precipitação, umidade relativa do ar, radiação solar, velocidade e direção do
vento e temperatura do ar
- Sistemas de irrigação: Método, tipo e características
INTRODUÇÃO
8
CIÊNCIA DA IRRIGAÇÃO
(QUANDO E QUANTO IRRIGAR)
9
ÁGUA NO SOLO
Quanto e quando irrigar?
Método padrão 
estufa 
(secar o solo)
Tensiômetro Evapotranspiração
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- Umidade no solo
- O conhecimento da umidade do solo é de fundamental importância, pois indica as
condições hídricas que ele se encontra
- Para irrigação a umidade do solo deve ser determinada e servirá de parâmetro
para a quantidade de água a ser aplicada pelo sistemas
- Nos cálculos de irrigação trabalha-se sempre a umidade de base seca
ÁGUA NO SOLO
11
1) Umidade no solo - definição de umidade de base seca e umidade de base úmida
1) 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑑𝑒 𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑚 𝑏𝑎𝑠𝑒 ú𝑚𝑖𝑑𝑎 % 𝑈𝐵𝑢 =
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑜 ú𝑚𝑖𝑑𝑜
𝑥 100
2) 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑑𝑒 𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑚 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 % 𝑈𝐵𝑠 =
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑥 100
ÁGUA NO SOLO
12
1) Umidade no solo - Métodos padrão de estufa (Método Padrão) – coleta de solo com anel
volumétrico. O método é baseado na diferença de peso em uma amostra em que deseja determinar a umidade
antes e após uma secagem
Umidade de base seca - % 𝑈𝐵𝑠 =
𝑀1 − 𝑀2
𝑀2 −𝑀3
x 100 
Estufa de secagem
Balança de precisão
M1 - peso do solo úmido + peso do recipiente
M2 - Peso de solo seco + peso do recipiente
M3 - Peso do recipiente de amostragem 
Balança de precisão
Volume do solo é conhecido
M1 M2
ÁGUA NO SOLO
Anel
volumétrico
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Uso do anel volumétrico para determinação do volume do solo:
Umidade no solo - Métodos padrão de estufa – coleta com uso do anel volumétrico
A amostra não pode ser deformada e existe a possibilidade de compactação do solo (demanda perícia do técnico 
ÁGUA NO SOLO
14
3) 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑑𝑒 𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑚 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 % 𝑼𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 =
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒅𝒆 á𝒈𝒖𝒂
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒐
𝒙 𝟏𝟎𝟎
Umidade no solo – Coleta e solo com anel volumétrico (volume do solo é conhecido)
Observação: Em irrigação é desejável que a umidade do solo esteja em volume para que se possa trabalhar o resultado em lâminas de água
1mm de chuva equivale a quantos litros de água? 
ÁGUA NO SOLO
1mm = 1L/m²
15
1) Umidade no solo - Métodos padrão de estufa (Método Padrão ) – Coleta de solo com trado ou enxadão.
O método é baseado na diferença de peso em uma amostra em que deseja determinar a umidade antes e após uma
secagem
8) Umidade de base seca - % 𝑈𝐵𝑠 =
𝑀1 − 𝑀2
𝑀2 −𝑀3
x 100 
Estufa de secagem
Balança de precisão
M1 - peso do solo úmido + peso do recipiente
M2 - Peso de solo seco + peso do recipiente
M3 - Peso do recipiente de amostragem 
Balança de precisão
Volume do solo Desconhecido
ÁGUA NO SOLO
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Umidade no solo - Determinação da Umidade no solo - Coleta de solo com trado ou enxadão (Volume
do solo desconhecido
4) 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑑𝑒 𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑚 𝑝𝑒𝑠𝑜 % 𝑼𝒑𝒆𝒔𝒐 =
𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒅𝒆 á𝒈𝒖𝒂
𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐
𝒙𝟏𝟎𝟎
6) Transformação % 𝑼𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 = % 𝑼𝒑𝒆𝒔𝒐 ∗ 𝑫𝒂
5) Densidade aparente 𝑫𝒂 =
𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒅𝒐 𝒔𝒐𝒍𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎 𝒅𝒐 𝒔𝒐𝒍𝒐
A amostra pode ser deformada e não precisa saber o volume das amostras (Mais simples de se fazer) 
ÁGUA NO SOLO
17
1) Umidade no solo - Alguns equipamentos fornecem a umidade de base úmida. Neste
caso faz se necessária a transformação deste valor, antes da determinação da lâmina
de irrigação
7) 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑈𝐵𝑢 𝑒𝑚 𝑈𝐵𝑠 𝑈𝐵𝑠 =
100 𝑥 % 𝑈𝐵𝑢
100 −% 𝑈𝐵𝑢
ÁGUA NO SOLO
1) Métodos padrão de estufa (Método Padrão)
a) Elevada precisão
b) Custos de equipamentos (Estufa de secagem e balança de precisão) utilizados é baixa
a) Demora no tempo de resposta ( 24 – 48hrs)
ÁGUA NO SOLO
Vantagens
Desvantagens
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EXERCÍCIOS
1) Determinando-se a umidade de um solo, foi encontrado o valor de 20% (Peso). Considerando um
a densidade aparente de 1,2 g/cm³ e sendo cultivado por uma cultura que apresenta uma profundidade
efetiva do sistema radicular de 50 cm, determine a porcentagem de umidade em volume, bem como
a água armazenada no solo, em mm e em m³/ha.
RESOLUÇÃO
Dados: - Da = 1,2g/cm³ - Profundidade de raiz - Z= 50 cm = 500mm % de umidade de volume - ?
% 𝑈𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = % 𝑈𝑝𝑒𝑠𝑜 ∗ 𝐷𝑎
% 𝑈𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = 20% *1,2 =24% 
Z = 50 cm = 500mm → 24% de 500mm = 120 mm de água
1 mm = 1L/m² 
1 ha = 10000m²
1m³ = 1000L
120L = 1m² 
x = 10000m²
x = 1200000L = 1200m³/ha
ÁGUA NO SOLO
20
2) Tensiômetro
- É o equipamento para medição direta da tensão de água no do solo sendo umidade do solo
medida de forma indireta. É constituído por uma cápsula de cerâmica ligada por meio de um tubo
e um vacuômetro onde a tensão é lida
Medida da tensão de água no solo
ÁGUA NO SOLO
ÁGUA NO 
SOLO
• Tensiômetro – Componentes 
principais 
21
ÁGUA NO SOLO
22
2) Tensiômetro – Instalação do equipamento
a) Necessidade de escorva (Deixar mergulhado em água para tirar o ar da capsula poroso) antes de instalar
b) Necessidade de cuidados na instalação (Um perfeito contato entre capsula e solo)
c) Quando o solo esta saturado nenhuma água passara pela cápsula e não haverá vácuo. A medida que o solo seca a água sai
do tensiômetro através da capsula poroso, criando um vácuo no interior do tubo. A magnitude deste vácuo será
determinada pelo vacuômetro
ÁGUA NO SOLO
23
2) Tensiômetro – Curva característica de retenção de água no solo
As amostras do solo são enviados para um laboratório especializado . No laboratórios as amostras
são submetidas a diferentes tensões em equipamentos (Mesa de tensão e Membrana de Richards),
onde será construída a relação entre pressão exercida e a umidade do solo
ÁGUA NO SOLO
24
a) Medição direta 
b) Custos de equipamentos utilizados é baixa
a) Cobre apenas uma porção da água disponível no solo (70% em solos arenosos e 40% em 
solos argilosos)
b) Deve se traçar uma curva de retenção de água no solo em laboratórios especializados
c) Necessidade manutenção e perícia técnica para instalação
ÁGUA NO SOLO
Vantagens do uso do tensiômetro
Desvantagem do uso de tensiômetro
25
3) Disponibilidade de água no solo
Chuva ou água de irrigação
Infiltração
Água na superfície do solo
Armazenada Percolação
Escoamento superficial 
ÁGUA NO SOLO
26
3) Disponibilidade de água no solo
ÁGUA NOSOLO
27
3) Disponibilidade de água no solo
ÁGUA NO SOLO
Treinamentos técnico Nutriceler 2022
3) Disponibilidade de água no solo
Ponto de Murcha
Permanente
Capacidade de 
Campo
28
ÁGUA NO SOLO
29
Treinamentos técnico Nutriceler 2022
29
3) Disponibilidade de água no solo – Ponto de murcha permanente
ÁGUA NO SOLO
30
3) Disponibilidade de água no solo – Definições
Ponto de murcha permanente (Pm) – É definido como limite inferior de armazenamento de água
no solo (Neste ponto a água não está disponível para as plantas pois está fortemente retira das
partículas do solo.
Capacidade de Campo(Cc) – É definido como limite superior de armazenamento de água no solo,
sendo a máxima quantidade de água que um solo pode reter
ÁGUA NO SOLO
31
8) Água disponível em cada centimetro de profundidade, 𝑫𝑻𝑨 =
(𝑪𝒄 −𝑷𝒎)
𝟏𝟎
𝒙Da
9) 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜, 𝑪𝑻𝑨 = 𝑫𝑻𝑨 𝒙 𝒁
10) 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜, 𝑪𝑹𝑨 = CTA* f
Cc – Capacidade de Campo (% em peso)
Pm – Ponto de Murcha permanente (% em peso)
Da - Densidade aparente (g/cm³ de solo)
DTA – Água disponível (mm/cm de solo)
CTA – Capacidade total de Água disponível no solo (mm)
Z – profundidade
CRA – Capacidade real de disponível no solo (mm)
f – Fator de disponibilidade hídrica, sempre menor que 1
3) Equações para cálculo de disponibilidade de água no solo
ÁGUA NO SOLO
32
11) 𝐈𝐫𝐫𝐢𝐠𝐚çã𝐨 𝐫𝐞𝐚𝐥 𝐧𝐞𝐜𝐞𝐬𝐬á𝐫𝐢𝐚 , 𝑰𝑹𝑵 ≤ 𝑪𝑹𝑨
IRN ≤
(𝑪𝒄 −𝑷𝒎)
𝟏𝟎
𝒙Da x Z x f
(Lâmina líquida)
Cc – Capacidade de Campo (% em peso)
Pm – Ponto de Murcha permanente (% em peso)
Da - Densidade aparente (g/cm³ de solo)
DTA – Água disponível (mm/cm de solo)
CRA – Capacidade real de disponível no solo (mm)
f – Fator de disponibilidade hídrica, sempre menor que 1
IRN = CRA para aspersão convencional, autopropelido e sulco
IRN < CRA pivô e irrigação localizada
3) Equações para cálculo de disponibilidade de água no solo
ÁGUA NO SOLO
33
12) Irrigação Total necessessária ITN =
𝑰𝑹𝑵
𝑬𝒂
(Lâmina Bruta)
ITN – Irrigação total necessária (mm)
Ea - Eficiência de aplicação, ( %)
Eficiência de aplicação (Ea) é função das perdas por evaporação 
direta, arraste pelos ventos, erros de distribuição e percolação 
3) Equações para cálculo de disponibilidade de água no solo
ÁGUA NO SOLO
34
- Cc = 33% (Em peso)
- Pm = 16% (Em peso) 
- Da = 1,20 g / cm³
Cultura: Feijão com profundidade radicular de 40 cm e f de 0,5
Irrigação : Irrigação com eficiência de 85%
a) Calcular: DTA, CTA,CRA,IRN (Lâmina líquida, mm) e ITN (lâmina bruta, mm)
b) Cálculo de disponibilidade de água no solo pelo método simplificado 
EXERCÍCIO 2. 
CONSIDERE AS SEGUINTES INFORMAÇÕES 
Solo: 
35
EXERCÍCIO 2. CONSIDERE AS SEGUINTES INFORMAÇÕES 
a) Solução utilizando as equações 
𝑫𝑻𝑨 =
(𝑪𝒄 −𝑷𝒎)
𝟏𝟎
𝒙Da
DTA = 
(33 −16)
10
𝑥 1,20
DTA = 2,04 mm / cm solo
𝑪𝑻𝑨 = 𝑫𝑻𝑨 𝒙 𝒁
𝐶𝑇𝐴 = 2,04 𝑥 40
𝐶𝑇𝐴 =81,6 mm
𝑪𝑹𝑨 = CTA* f
𝐶𝑅𝐴 = 81,6 X 0,5
𝐶𝑅𝐴 = 40,8 mm
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑠𝑖𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜 Irrigação real necessária IRN
ITN =
𝑰𝑹𝑵
𝑬𝒂
ITN =
𝟒𝟎,𝟖
𝟎,𝟖𝟓
= 48 mm
IRN = CRA
IRN = 40,8 mm
Irrigação Total necessária IRN
36
b) Método simplificado para cálculo de disponibilidade de água no solo
Lâmina líquida = 158,4 -117,6 = 40,8 mm Armazenamento total = 158,4 -76,8 = 81,6 mm
X Da
1,20 g/ cm³
Cc F = 0,6 Pm
33% 24,5% 16%
39,6% 29,4% 19,2%
158,4mm 117,6 76,8mm
X Z
400 mm
ÁGUA NO SOLO
Qual a importância de saber evapotranspiração ?
37
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Quais fatores influenciam na evapotranspiração?
1. Radiação solar
2. Temperatura do ar 
3. Umidade Relativa do ar 
4. DPV - déficit de pressão de vapor ( DPV = es –e)
5. Velocidade do vento
6. Tipo de planta (Área foliar, tamanho e quantidade de raiz, 
quantidade de estômatos)
7. Tipo de solo (Raso, profundo, textura)
38
Como é medido a evapotranspiração?
Lisímetros
39
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Como é medido a evapotranspiração?
Tanque Classe A
40
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Como é medido a evapotranspiração?
Tanque Classe A 41
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Como é medido a evapotranspiração?
Evaporação do Tanque Classe A
42
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
ET0 = 𝑬𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓𝒂çã𝒐 𝒕𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆 𝒄𝒍𝒂𝒔𝒔𝒆 𝑨 𝑿 𝑪𝒐𝒆𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒍𝒂çã𝒐
- Como é estimada a evapotranspiração?
Modelos Matemáticos – Uso de estação meteorológicas 
43
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Velocidade do vento
Pluviômetro
Pirenômetro
(Radiação solar)Sensor quântico (RFA)
Abrigo meteorológico
Temperatura do ar
UR do ar
Direção do vento
- Como é estimada a evapotranspiração?
Modelos Matemáticos - Equação de Penman-Monteith
44
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Eto – evapotranspiração de referência (mm / dia¹)
Rn – Radiação líquida na superfície da cultura (MJ / m² dia)
G – densidade fluxo de calor no solo (MJ / m² dia)
T2 – temperatura do ar a 2m de altura ( °C)
U2 – Velocidade do vento a 2 m de altura (m / s)
es – Pressão de vapor de saturação (KPa)
e – Pressão atual de vapor (KPa)
es – ea – Déficit de pressão de vapor de saturação (Kpa)
Δ – declividade da curva de pressão de vapor de saturação
x temperatura (KPa / ° C)
Como é calculada a evapotranspiração?
Modelos Matemáticos 
45
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Como é calculada a evapotranspiração?
Modelos Matemáticos 
46
Como é calculada a evapotranspiração?
Modelos Matemáticos 
47
Exercício 4.
Solo: 
Um produtor necessita saber o consumo total de água para o cultivo de uma lavoura de 
milho, plantada em 15/04/2022 em Viçosa, MG . Calcule a evapotranspiração , por dia, por fase total, 
informando qual a época de máxima demanda evapotranspirativa da cultura cultivada nas 
condições descritas a seguir :
- Milho , plantio em 15/04
- Duração dos estágios de desenvolvimento: 15, 30, 40, 20 dias
- Kc das fases 1, 3, 4: respectivamente 0,40 1,25 e 0,6
- Clima: Valores da ET0 média mensal para Viçosa, MG, calculados com uma série histórica de 
1961 a 1978.
Mês 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
ET0 6,6 6,3 5,6 4,5 3,7 3,2 3,5 4,4 4,8 5,3 5,8 5,9 48
Exercício 4
Resolução
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Meses Abril Maio Junho Julho
Eto (mm / dia) 4,5 3,7 3,2 3,5
Fases 1 2 3 3 4
Duração (dias) 15 30 30 10 20
Kc 0,4 0,83 1,25 1,25 0,93
Etc (mm / dia) 1,80 3,07 4,0 4,38 3,26
Etc (mm / fase) 27,0 92,13 120,0 43,75 65,10
EtC (mm / ciclo) 347,98
- Assim as necessidade totais da culturas são de 347,98 mm (3479,80 m³/há)
- O pico máximo de demanda diária seria de 4,38mm / dia
Tabela 
Turno de rega (TR) 
- É o intervalo de tempos (em dias ) entre duas irrigações em um mesmo local
- O calculo é relacionado a lâmina líquida de irrigação (IRN) com a evapotranspiração diária (Etc)
- É variável em função da evapotranspiração da cultura e da profundidade efetiva do sistema 
radicular (Z), dependendo da fase de desenvolvimento.
50
Turno de rega e Período de irrigação
14) - Turno de rega TR =
𝑰𝑹𝑵
𝑬𝑻𝒄 TR =
(𝑪𝒄 −𝑷𝒎)
𝟏𝟎
𝒙Da x Z x f
𝑬𝑻𝒄
Período de irrigação (PI)
- É o intervalo de tempos (em dias ) necessário para o sistema irrigar toda a área
- Deverá ser igual ou inferior ao turno de rega
51
Turno de rega e Período de irrigação
Período de irrigação PI ≤ TR Período de irrigação - TR – 1 (ou 2 dias)
EXERCÍCIO 3 
CONSIDERE AS SEGUINTES INFORMAÇÕES 
Solo: 
- Cc = 36,1% (Em peso)
- Pm = 21% (Em peso) 
- Da = 1,25 g / cm³
Cultura: Milho com profundidade radicular de 50 cm e f de 0,6
Irrigação : Irrigação de aspersão com eficiência de 80%
a) Calcular: DTA, CTA,CRA,IRN (Lâmina líquida, mm) e ITN (lâmina bruta, mm)
b) Cálculo de disponibilidade de água no solo pelo método simplificado 
52
Projeto Florescer 
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Referências bibliográficas 
54
1) DAKER, A. Irrigação e drenagem: a água na agricultura. 7. ed. Rio de Janeiro: Livraria
Freitas Bastos, 1987. v. 3.
2) REICHARDT, K.; TIMM, L.C. Solo, planta,atmosfera: conceito, processos e
aplicações. 1.ed. Barueri: Manole, 2004.
3) BERNARDO, S. Manual de irrigação. 6. ed. Viçosa: UFV, 1991.
4) MOLTALVANI, E. C.; BERNARDO, S.; PALARETTI, L.F. Irrigação: Princípios e métodos. 3°
edição, Universidade Federal de Viçosa, 2012.
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