Irrigação e Drenagem - Sistema Solo-Água-Planta-Atmosfera

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Tayna Poppe Bourguignon
IRRIGAÇÃO E DRENAGEM
Sistema Solo-Água-Planta e
Atmosfera
Qualquer planejamento de irrigação visa a
máxima produção e a boa qualidade do
produto usando de maneira mais eficiente a
água. Para isso é necessário ter
conhecimento sobre as interrelações entre
solo-planta-água- atmosfera e manejo de
irrigação.
Para iniciar um projeto de irrigação deve-se
ter em mente: aumentar a produção,
economizar trabalho e água, minimizar a
deterioração da estrutura do solo e a perda
de nutrientes, etc.
Alguns princípios que são úteis para o
planejamento e a operação de projeto de
irrigação, podem ser assim resumidas:
A água livre evapora mais quando o solo não
está coberto;
Para que haja o máximo crescimento
vegetativo, a transpiração de uma superfície
vegetal deve ser mantida na sua capacidade
potencial, nas condições climáticas
prevalecentes, ou seja, manter sempre o
solo próximo da capacidade de campo;
Durante o ciclo de irrigação, a tensão
máxima que se deve permitir que a água do
solo atinja, sem afetar a produção é aquela
na qual ainda haverá suficiente absorção de
água pela planta, de modo a protegê-la de
progressiva deficiência d'água. Cada cultura
terá uma tensão (cPa), que será o valor de
“f”, a quantidade que aplica de água é a
quantidade que evaporou - IDEAL- e não
pode haver perdas.
A razão entre a água evapotranspirada pela
cultura e a aplicada pela irrigação deve
aproximar-se de 1, para que se tenha
máxima eficiência de uso e de aplicação
d'água. Não há perdas se for próximo de 1.
A água percolada abaixo da zona radicular
deve ser retirada por drenagem natural ou
artificial.
A quantidade de sal trazida pela água de
irrigação deve ser contrabalanceada pela
quantidade removida pela água de drenagem.
O déficit de água causa decréscimo
acentuado nas atividades fisiológicas,
principalmente na divisão e no crescimento
das células e em consequência, no
crescimento das plantas. A capacidade de
retenção de água na zona radicular depende,
basicamente, da textura e da estrutura do
solo, da profundidade efetiva do sistema
radicular da cultura e da profundidade da
camada de solo.
Água Necessária
A determinação da quantidade de água
necessária para a irrigação é um dos
principais parâmetros para o correto
planejamento, dimensionamento e manejo de
um sistema de irrigação, bem como para
avaliação de recursos hídricos disponíveis.
Uma lâmina excessiva poderá provocar
elevação do lençol freático, erosão do solo e
lixiviação de nutrientes, além da utilização
da água de forma pouco racional.
A água necessária é a quantidade de água
requerida pela cultura, em determinado
período de tempo, de modo a não limitar seu
crescimento e sua produção, nas condições
climáticas locais, ou seja, é a quantidade de
água necessária para atender a
evapotranspiração e a lixiviação dos sais do
solo.
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A irrigação total necessária (ITN) é a
quantidade de água a ser suprida pela
irrigação, de modo a completar as
precipitações efetivas no atendimento à
quantidade de água necessária à cultura.
Pode ser determinada para períodos
mensais, trimestrais ou para ciclos da
cultura.
Quando se determina a máxima demanda da
irrigação usando um período muito curto, por
exemplo, analisando dados diários, obtém
-se normalmente um valor muito alto para a
máxima demanda de irrigação, o que leva ao
superdimensionamento do projeto de
irrigação. Quando se usa períodos muito
longos, ou seja, analisando dados mensais ou
trimestrais, normalmente o valor da máxima
demanda de irrigação será baixo e, em
consequência, ter-se-á um projeto de
irrigação subdimensionado.
O ideal é que esse comprimento do período
seja o mais próximo do turno de rega, para
as nossas condições pode ser de 5, 10 ou 15
dias.
A quantidade total de irrigação necessária
(ITN) para um período pode
ser estimada pelo balanço de água
simplificada, ou seja:
ITN - lâmina total necessária, no período;
ET - somatório da evapotranspiração, no
período;
Pe - precipitação efetiva, no período;
Ws - água proveniente do lenço freático, no
período;
s - variação no teor de umidade do solo, no
período.
A Evapotranspiração juntamente com a
precipitação efetiva, são os dois principais
parâmetros para estimar a quantidade de
irrigação necessária. A evapotranspiração
depende da planta, do solo e do clima.
Determinação da Evapotranspiração
↓ Energia solar ↓ Evapotranspiração
A Evapotranspiração pode ser definida como
a quantidade de água evaporada e
transpirada por uma superfície com vegetal,
durante um determinado período. Isso inclui
a evaporação da água no solo, a evaporação
da água depositada pela irrigação, chuva ou
orvalho na superfície das folhas e a
transpiração vegetal. Pode ser expressa em
valores totais, médios ou diários, em volume
por unidade de área ou em lâmina d'água, no
período considerado. O processo de
evapotranspiração necessita de energia para
a evaporação d'água, sendo assim, ele
depende principalmente da quantidade de
energia solar recebida.
Evaporação de água do solo - A intensidade
de evaporação diminui com o aumento da
profundidade do lençol freático.
Transpiração - É o processo pelo qual a água
vai da planta para a atmosfera através dos
estômatos, sob a forma de vapor. Isso
envolve um contínuo movimento de água do
solo para as raízes, das raízes até as folhas
e destas para a atmosfera. Quando a
intensidade de transpiração de um vegetal
exceder a sua absorção de água no solo,
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ocorrerá o murchamento (há o fechamento
dos estômatos).
A evaporação nada mais é do que a passagem
da água do estado líquido para o estado de
vapor.
As condições climáticas de uma região
influenciam diretamente na quantidade de
água perdida pelo solo e pelas plantas, ou
seja, na evapotranspiração.
A evapotranspiração é em função da
quantidade de energia solar que chega à
área considerada. Se a área não for tão
coberta por vegetação, a energia que chega
a ela será parcialmente utilizada na ET.
Menor a quantidade de água será evaporada
e grande parte da energia será utilizada
para aquecimento do ar e do solo. Por isso,
plantas isoladas ou pequenas áreas
cultivadas próximas de áreas com solo
descoberto serão sujeitas a maiores
intensidades de ET, pois receberão energia
solar diretamente sobre a área e ainda
energia da massa de ar quente e com baixa
umidade, proveniente da área sem
vegetação. Este fenômeno é chamado de
“efeito oásis”.
A evapotranspiração é diferente para cada
região, em função das diferentes condições
climáticas, como também, varia de cultura
para cultura.
↑ Produtividade ↑ Eficiência do uso da água.
A ET varia com as culturas.
Determinação da Evapotranspiração
Evapotranspiração potencial, ou seja, a que
ocorre quando não há deficiência de água no
solo que limite seu uso para as plantas. em
razão das características intrínsecas de
cada cultura, a evapotranspiração potencial
varia de cultura para cultura.
Então, verificou-se a necessidade de definir
a evapotranspiração potencial de uma
cultura de referência (ETo),
evapotranspiração potencial da cultura
(ETPc) e a evapotranspiração real da cultura
(ETc).
Evapotranspiração Potencial de
Referência (ETo)
A ETo representa a demanda hídrica de uma
região, sendo um termo que varia de região
para região, ou seja, é dependente única e
exclusivamente das condições climáticas
presentes no local. Definida pela FAO
(1997): ETo representa a evapotranspiração
de uma cultura hipotética, de porte baixo
(12 cm), com refletividade (albedo) de 0,23
e uma resistência da superfície de 70 s/m.
Pode ser determinada de diversas formas.
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Evapotranspiração Potencial da
Cultura (ETPc)
É a evapotranspiração de determinada
cultura quando há ótimas condições de
umidade e nutrientes no solo, de modo a
possibilitar sua produção potencial desta
cultura nas condições de campo.
EvapotranspiraçãoReal da Cultura
(ETrc)
É a evapotranspiração de determinada
cultura sob condições normais de cultivo,
isto é, sem a obrigatoriedade de o teor de
umidade permanecer sempre próximo à
capacidade de campo.
Determinação ETo
Dois métodos: Diretos e indiretos
Diretos: Lisímetros, parcelas experimentais
de campo, controle da umidade do solo, e
método da entrada e saída em grandes
áreas. Em condições de campo, estes
métodos são pouco utilizados, devido a
dificuldade para medições exatas.
Lisímetro - É o método mais preciso para
determinação direta da ETo, desde que
sejam instalados corretamente. Podem ter
diferentes tipos o mais comum sendo o
lisímetro de percolação ou de drenagem.
há também o lisímetro de pesagem mecânica.
Os métodos indiretos: Evaporímetros e
Equações.
Evaporímetros - São equipamentos usados
para medir a evaporação d‟água. Existem
dois tipos de evaporímetros: no primeiro,
a superfície da água fica livremente exposta
(Tanques de evaporação); no segundo se dá
através de uma superfície porosa
(Atmômetros).
Evapotranspiração Potencial da
cultura (ETpc)
é fator de grande importância para poder
calcular a quantidade de irrigação
necessária (ITN) no período de máxima
demanda de irrigação, a qual é fundamental
para qualquer sistema de irrigação. Em
condições normais de cultivo de plantas de
ciclo curto, logo após o plantio, a ETpc é bem
menor do que a evapotranspiração potencial
de referência (ETo).
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É a evapotranspiração de determinada
cultura que se desenvolve em condições
adequadas de umidade e fertilidade de solo.
É estimada indiretamente a partir da ETo e
dos coeficientes de cultura (Kc), que
depende da cultura, do seu estágio de
desenvolvimento, seu ciclo e das condições
climáticas.
Nesse padrão temos a ETo que representa a
demanda de uma região qualquer, sendo
variável de local para local, e o kc, que é um
componente dependente da planta, é fixo,
uma vez determinado, não variando segundo
a região. Desta forma, o Kc é variável de
acordo com a fase da cultura, e atua
ajustando a demanda hídrica por fase.
Determinação da evapotranspiração
real da cultura.
ETrc é a evapotranspiração de determinada
cultura, em condições normais de cultivo,
isto é, sem obrigatoriedade de o teor de
umidade permanecer sempre próximo à
capacidade de campo. Sendo assim, a ETrc
será menor ou, no máximo, igual à ETpc
(ETrc ≤ ETpc).
ETrc = Ks . ETpc
em que: Ks é o coeficiente que depende da
umidade do solo.
Quando a umidade do solo está próxima da
“Capacidade de campo” a evapotranspiração
de uma cultura é mantida na sua
potencialidade e determinada pelo tipo de
cultura e principalmente pelas condições
climáticas predominantes. À medida que o
solo perde umidade, a ETrc apresenta
valores abaixo da ETpc, a partir de
determinado teor de umidade do solo.
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Época de Irrigação e turno de Rega
Deve-se irrigar antes que a razão entre a
quantidade d‟água no solo e a quantidade de
demanda pela evapotranspiração diminua
muito, fazendo com que a deficiência de
água venha influenciar a produção, em
quantidade e, ou, qualidade. O turno de rega
deve ser determinado, de modo que permita
o suprimento d'água às plantas, de acordo
com suas necessidades nos diferentes
estádios do seu desenvolvimento e dentro
das limitações de vazão e distribuição
d‟água existente. O turno de rega pode ser
definido: é o intervalo, em dias, entre
duas irrigações sucessivas.
Sendo assim, antes de iniciar um projeto de
irrigação, o local deve ser analisado, em
termos de solo-planta-clima e manejo:
Fator solo – No solo devem-se considerar
estrutura, textura, profundidade,
velocidade de infiltração, drenagem,
aeração, capacidade de retenção d‟água,
condutividade hidráulica, posição do lençol
freático, salinidade, fertilidade, etc.
Fator planta – Considerando variedade,
características radiculares, resistência à
seca, estádios de crescimento, período
crítico, qual o órgão da planta que será
colhido (grão, folhas, caule, etc.), efeito da
deficiência d‟água, quantidade e qualidade
do produto, etc.
Fator clima – Considerando temperatura,
radiação solar, vento, umidade, comprimento
do dia, ciclo de desenvolvimento da cultura,
etc.
Fator manejo – Aqui, podem-se considerar
época de plantio, densidade, período alta
demanda evapotranspirométrica, época
da colheita, aplicação de fertilizante, etc.
Uniformidade de Distribuição
Existem seis métodos mais generalizados
para a determinação da época de irrigação:
MEDIÇÃO DA DEFICIÊNCIA DE ÁGUA
NA PLANTA – é a maneira mais direta e
mais real para saber quanto à planta está
com deficiência de água.
SINTOMAS DA DEFICIÊNCIA DE ÁGUA
NA PLANTA – este método é muito
promissor, e deve-se desenvolver pesquisa
no intuito de obter sintomas visuais nítidos
e práticos, para que haja maior utilização na
determinação da época da irrigação.
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MEDIÇÃO DO TEOR DE UMIDADE NO
SOLO – é um método muito usado e consiste
em determinar, de forma direta ou indireta,
o teor de umidade do solo, devendo-se fazer
a irrigação quando o teor de umidade do solo
atingir o limite preestabelecido.
MEDIÇÃO DA TENSÃO DE ÁGUA NO
SOLO – também é um método muito usado
em países com maior nível tecnológico e
consiste em determinar de forma direta ou
indireta a tensão de água no solo, através de
tensiômetro, ou da curva característica de
água no solo via o teor de umidade.
DETERMINAÇÃO DA
EVAPOTRANSPIRAÇÃO – tem-se dado,
ultimamente, muita ênfase às pesquisas com
o objetivo de determinar a época da
irrigação, baseando-se na determinação da
evapotranspiração ou evaporação.
MÉTODO DO TURNO DE REGA – este
método é o mais usado, principalmente em
médios e grandes projetos de irrigação, em
que se tem de coordenar a distribuição de
água entre várias parcelas, normalmente
pertencentes a diferentes usuários.