Desenvolvimento do aplicativo "manejo irriga" para o controle do manejo da irrigação
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Mairton Gomes da Silva | comentários
O coeficiente f estabelece o ponto da água no solo em que não haverá perda de rendimento da cultura proveniente da demanda evaporativa. Assim, maior demanda evaporativa normalmente exigirá menores valores de f e vice-versa.
2.2.4 Lâmina real disponível ou disponibilidade real de água ou água disponível no solo
A disponibilidade real de água no solo é definida como a fração da disponibilidade total de água no solo que a cultura poderá utilizar sem afetar significativamente a sua produtividade (BERNARDO et al., 2006).
A disponibilidade real de água no solo (DRA) é função do tipo da cultura e da demanda evapotranspirométrica, sendo obtida de acordo com a equação abaixo:
em que: DRA – disponibilidade real de água no solo, m; f – fator de disponibilidade de água no solo, adimensional. As demais variáveis estão descritas acima.
A DRA representa uma parte da CRA, pois, do ponto de vista da agricultura irrigada, não interessa planejar a utilização da água até o ponto de murcha permanente. Assim define-se um limite entre a capacidade de campo e o ponto de murcha (MANTOVANI et al., 2009).
2.2.5 Umidade crítica (UC) ou tensão crítica
O objetivo da irrigação é manter a umidade do solo num nível de umidade de modo que a absorção de água e nutrientes pelas plantas não seja prejudicado, sendo que, existem valores críticos de umidade que afeta essa disponibilidade.
Na Tabela 2 são apresentados os principais valores de tensão critica de água no solo para diferentes culturas.
Tabela 2: Tensão de água no solo na qual deve-se promover a irrigação para obter-se rendimento máximo das culturas.
Cultura Tensão (kPa) Cultura Tensão (kPa)
Abacate 50 Ervilha 100 - 200 Alface 40 - 60 Feijão 60 - 100 Alfafa 150 Laranjeira 30 - 100 Algodão 100 - 300 Limoeiro 400 Alho 15 - 30 Mangueira 30 Aspargo 50 Melão 30 - 80 Banana 30 - 150 Milho 50 Batata 20 - 40 Morango 20 - 30 Batata-doce 240 Pepino 100 - 300 Batatinha 30 - 50 Repolho 60 - 70 Beterraba 40 - 60 Soja 50 - 150 Brócolis 40 - 70 Sorgo 60 - 130 Café 30 - 60 Tabaco 30 - 80 Cana-de-açúcar 25 - 30 Tomate industrial 30 Capim 30 - 100 Tomate salada 30 - 100 Cebola 15 - 45 Trigo 80 - 150 Cenoura 20 - 30 Vagem 25 - 70 Couve 30 - 70 Videira 40 - 60 Couve-flor 60 - 70
O parâmetro tensão critica (Tc) depende da interação planta-soloatmosfera. A Tc diminui quando as condições atmosféricas causam aumento da taxa de evapotranspiração e também diminui com fatores que causem diminuição da condutividade hidráulica entre o solo e a raiz. Por ser um parâmetro muito difícil de definir experimentalmente, a tensão critica não tem sido considerado em textos básicos de fisiologia vegetal. Diferentemente, para manejo de irrigação, a tensão critica é um parâmetro que aparece com frequência em manuais e em artigos científicos (JONG VAN LIER et al., 2008).
Os valores de Tc para cada conjunto planta-solo-atmosfera têm sido utilizados para se escolher sensores de tensão ou de umidade utilizados no manejo de irrigação de diferentes culturas (CALBO & SILVA, 2005).
2.3 Métodos de manejo de irrigação
Na estimativa da exigência hídrica pelas plantas, podem ser adotadas metodologias distintas ou a integração delas, ou seja, pela demanda atmosférica, pelo monitoramento da umidade do solo e por meio de medidas diretas do fluxo de água na planta. Essas metodologias objetivam apresentar alternativas do manejo da água nas culturas irrigadas em qualquer estádio fenológico da planta (BARRETO et al., 2004).
Existem vários procedimentos que podem ser adotados como critérios adequados para a realização do manejo da água de irrigação. De maneira geral, os critérios existentes baseiam-se em medidas do status da água em um ou mais componentes do sistema solo-planta-atmosfera. Assim, as medidas que levam a uma avaliação do potencial de água no solo, planta ou na atmosfera podem perfeitamente ser utilizadas para se estabelecerem critérios racionais que permitam definir adequadamente o momento da irrigação e a quantidade de água a ser aplicada. Os métodos de manejo de irrigação consistem em manter a planta exposta a uma determinada quantidade de água no solo que seja suficiente para suas atividades fisiológicas. O controle dessa quantidade pode ser feito com base nas características da planta, pelo monitoramento do clima, e/ou pelo controle da umidade do solo (ROTONDANO & MELO, 2011).
Segundo Hernandez (1994), existem várias metodologias e critérios para estabelecer programas de irrigação, que vão desde simples turnos de rega a completos esquemas de integração do sistema solo-água-planta-atmosfera. Entretanto, reconhece-se que, ao agricultor devem ser fornecidas técnicas simples, mas com precisão suficiente para possibilitarem no campo, a determinação criteriosa do momento e da quantidade de água a ser aplicada.
2.3.1 Manejo de irrigação via turno de rega fixo
O turno de rega fixo é normalmente adotado em áreas que apresentam baixa precipitação pluvial, onde a maior parte da água é suprida por meio de irrigação.
A frequência de irrigação fixa traz consigo a vantagem da possibilidade da programação das atividades ligadas à irrigação das culturas, uma vez que se sabe por antecipação o quando irrigar, ficando apenas a definição de quanto irrigar (HERNANDEZ, 2011).
No turno de rega fixo, as irrigações são programadas para acontecerem em dias fixos da semana e, no dia de se efetivar a irrigação, o operador do sistema terá que conhecer o déficit hídrico do solo para programar o equipamento para aplicar a lâmina líquida que vai fazer com que a umidade do solo volte à "capacidade de campo". Para definir a lâmina líquida, ele precisa conhecer o quanto a planta evapotranspirou entre a irrigação anterior e a próxima. Isso pode ser feito estimando-se a evapotranspiração da cultura, determinando-se a umidade atual do solo ou, ainda, por medidas de água na planta (SILVEIRA et al., 2009).
2.3.2 Manejo da irrigação via planta
Vários são os métodos que auxiliam o produtor a decidir quando irrigar e quanto aplicar de água. Como usuária da água, a planta seria o melhor indicador para o adequado manejo da irrigação, já que objetiva evitar que a cultura seja submetida à deficiência hídrica. O monitoramento da planta é sem dúvida, o controle ideal sob o ponto de vista cientifico. No entanto, os métodos baseados na planta não são muito práticos para uso rotineiro da propriedade, além disso, quando a planta exterioriza sinais de estresse hídrico, a produção já terá sido seriamente comprometida (OLIVEIRA et al., 2006).
Existem inúmeros métodos para se avaliar o estado hídrico das plantas, tais como: Temperatura foliar; Potencial de água na folha; Conteúdo relativo de água na folha; Resistencia estomática; Grau de turgência; Diâmetro do caule; e fluxo de seiva (método de pulso de calor ou método de Grannier).
Cada uma dessas técnicas apresenta limitações de aplicabilidade em campo, em razão da pequena disponibilidade de informações disponíveis (ANGELOCCI, 2002).
De forma indireta pode-se verificar o momento de se efetuar as irrigações através de sintomas visuais de déficit hídrico nas plantas, que às vezes são difíceis de ser detectados e às vezes são identificados muito tardiamente, para fins de manejo de irrigação, isto é, quando observados, os seus efeitos já comprometeram a produção ou a qualidade do produto. Geralmente, esses sintomas estão relacionados à tonalidade da coloração das folhas, enrolamento de folhas, ângulo da folha, entre outros.
O conhecimento dos fatores climáticos é de fundamental importância para o manejo racional da irrigação. Estes fatores permitem uma boa estimativa da evapotranspiração. Trata-se de toda água perdida para atmosfera na forma de vapor, a partir da evaporação da água presente no solo e na superfície das plantas, bem como a água que se movimenta no sentido solo-raízes-folhas-atmosfera.
A evapotranspiração (ET) pode ser determinada com precisão a partir de métodos micrometeorológicos (Razão de Bowen e Correlações Turbulentas), lisímetros (pesagem e drenagem), balanço de água no solo, sensoriamento remoto dentre outros métodos diretos. Porém, as medições diretas de ET são limitadas, geralmente restringindo seu uso em pesquisas. Por sua vez, existem métodos indiretos que usa o coeficiente da cultura (Kc), que esta relacionado ao estágio de desenvolvimento da cultura e a evapotranspiração de referência (ETo). Constitui aquela que ocorre em uma superfície extensa de uma cultura hipotética, com altura uniforme, em ativo crescimento e cobrindo totalmente a superfície do solo (ALLEN et al., 1998).
Existem vários métodos de estimativa da ETo. Os métodos de estimativa da ETo dividem-se em empíricos, balanço de energia e combinados. Esses métodos baseiam-se em dados meteorológicos e apresentam-se em grandes variações, necessitando desde poucos dados, até modelos mais complexos, que exigem um grande número de elementos climáticos. Dentre os métodos de estimativa da ETo uma maneira bastante prática e barata, é através do Tanque Classe A (HERNANDEZ, 2011).
O manejo de água via clima pode ser realizado pela simples reposição da água consumida diariamente pela cultura, através do somatório do consumo diário de água pela cultura desde o dia da última irrigação e finalmente pela realização de balanço hídrico (PIRES et al., 2008).
Para determinação da água consumida pelas culturas são necessárias informações sobre a evapotranspiração da cultura (ETc), evapotranspiração de referência (ETo) e evaporação do solo (EV) da região de plantio, além da necessidade de determinação de coeficientes, com base em pesquisas locais ou adaptados de outras regiões. Esses coeficientes variam de acordo com as fases de desenvolvimento da cultura. Parâmetros climáticos, características das culturas, sistemas de cultivo e aspectos ambientais são fatores que afetam a evapotranspiração (SANTOS et al., 2004).
A evapotranspiração depende da disponibilidade de energia, da demanda atmosférica e do suprimento de água às plantas. A disponibilidade de energia varia com o local e a época do ano. O local é caracterizado pelas coordenadas geográficas e pela topografia da região. O clima é um dos fatores mais importantes na determinação do consumo de água pelas plantas. Todavia, a própria planta, através de suas características fisiológicas e de crescimento, influencia de forma proporcional na evapotranspiração.
O estudo da evapotranspiração de uma região ou de uma determinada cultura requer o conhecimento dos fatores que influenciam nesse processo, sejam climáticos, edáficos, morfológicos, fisiológicos ou culturais. Para se avaliarem as necessidades hídricas de uma cultura, podem-se utilizar vários critérios com base em medições climáticas. As variáveis climáticas mais utilizadas são radiação solar, temperatura, umidade relativa do ar, velocidade do vento e evaporação de água do solo. Mediante essas informações, é possível determinar a evapotranspiração de uma cultura de referencia e, em seguida, através de coeficientes apropriados, estimar o consumo de água de uma dada cultura. Esses métodos variam desde simples medidas de evaporação da água de um tanque como o tanque Classe A, até complexas equações, utilizando medidas de radiação solar, umidade relativa, velocidade do vento e temperatura do ar. No entanto, a utilização desses métodos pelo produtor muitas vezes é limitada, por falta dos instrumentos necessários para a realização das medidas desejadas (ROTONDANO & MELO, 2011).
O método mais prático para se realizar o manejo é pela evapotranspiração acumulada (ETac), que representa a soma dos valores da ETc diária entre duas irrigações. A precipitação ocorrida no período deve ser descontada do valor de ETc (CONCEIÇÃO, 2011).
Existe um grande número de equações empíricas ou semi-empíricas que foram desenvolvidas para estimar a evapotranspiração de referência a partir de dados meteorológicos. Diante disso, a Comissão Internacional de Irrigação e Drenagem (ICID) e a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO) consideram o método de Penman-Monteith como padrão para as estimativas de evapotranspiração de referência (ALLEN et al., 1998), a partir de dados meteorológicos, sendo também utilizado para avaliar outros métodos (SMITH, 1991).
O método de Penman-Monteith FAO56 é considerado o padrão por apresentar excelente correlação com testes realizados com lisímetros em diversas regiões do planeta.
O método de Penman-Monteith exige dados diários de temperatura máxima (Tx) e mínima (Tn), umidade relativa do ar (UR), radiação solar global (Rs) e velocidade do vento (u2). Entretanto em muitos locais tais elementos climáticos são incompletos, não existem ou não estão disponíveis.
Nesses casos, o FAO 56 sugere a importação de dados de uma estação que está sob as mesmas condições climáticas ou sugere-se a estimativa de evapotranspiração de referência pelo método de Hargreaves-Samani, com dados de temperatura máxima e mínima do ar (ALLEN et al., 1998).
Dentre os vários métodos de estimativas de ETo existentes para o manejo da irrigação, o do Tanque Classe "A" tem sido amplamente utilizado em todo o mundo, devido, principalmente, ao seu custo relativamente baixo, à possibilidade de instalação próximo da cultura a ser irrigada e à sua facilidade de operação, aliado aos resultados satisfatórios para a estimativa hídrica das culturas (SANTOS et al., 2004).
O Tanque Classe "A" mede a evaporação de uma superfície de água livre e esse valor pode ser utilizado com relativa precisão para estimar a evapotranspiração da cultura de referência, utilizando-se parâmetros locais de clima (vento e umidade relativa do ar). Portanto, o Tanque Classe "A" é apenas uma ferramenta auxiliar para se utilizar com os outros métodos de manejo de irrigação (RESENDE & ALBURQUERQUE, 2002).
A ETo obtida pelo Tanque Classe "A" é calculada multiplicando-se os valores diários da evaporação do tanque (ECA) por um coeficiente (Kp), determinado em função da distância da bordadura ao redor do tanque, da velocidade do vento (u2) e da umidade relativa do ar (UR). Em virtude do manejo racional dos recursos hídricos, métodos de estimativa da ETo que necessitam de poucos elementos climáticos como o de Hargreaves-Samani é cada vez mais utilizado em regiões onde não há a disponibilidade de todos os elementos utilizados no método padrão PM-FAO 56. O método de Hargreaves-Samani vem apresentando bons resultados em regiões onde a escassez de dados é muito grande, sendo uma boa alternativa para evitar um grande desperdício de água no momento de aplicar uma determinada lâmina de irrigação (SILVA et al., 2010).
O consumo de água pelas culturas pode ser determinado pelas variações na umidade do solo. O manejo da irrigação com base no monitoramento do teor de água no solo é bastante criterioso, visto que, neste método é realizado um controle diário da precipitação e indiretamente da evapotranspiração da cultura.
Existem vários métodos diretos e indiretos utilizados para se determinar a umidade do solo, os quais apresentam diferentes vantagens e limitações. Dentre os métodos diretos destaca-se o método padrão da estufa, enquanto que dentre os indiretos destacam-se a sonda de nêutrons, o tensiômetro e os blocos porosos de resistência elétrica, entre os mais usados na irrigação.
O controle de irrigação via solo pode ser feito por meio de planilha de gerenciamento para cada área típica, onde devem existir estações de controle de umidade. A partir destas informações pode-se construir gráfico de acompanhamento com a variação da água no solo (umidade ou potencial da água) nas diferentes profundidades monitoradas. As estratégias de manejo devem proporcionar a manutenção de adequadas condições de umidade no solo próximo à região ativa do sistema radicular. Na maior parte dos sistemas de irrigação ocorre flutuação da umidade do solo entre as irrigações. A magnitude dessa flutuação depende do tipo de sistema de irrigação (PIRES et al., 2008).
O manejo da irrigação via solo tem por finalidade monitorar de forma direta ou indireta o potencial da água e a umidade volumétrica no solo. O monitoramento da água no solo indica o momento de iniciar ou suspender a irrigação, ou ainda pode ter como objetivo o acompanhamento para manter a água no solo em condições ideais para as plantas. As irrigações são iniciadas sempre que o potencial da água no perfil do solo se aproxima de um valor crítico (PIRES et al., 2008).
O controle da irrigação via solo passa necessariamente pelo conhecimento de suas características, como: densidade do solo, granulometria, declividade, taxa final de infiltração, capacidade de água disponível (CAD), umidade de saturação, capacidade de campo, ponto de murcha permanente e curva característica do solo são propriedades que devem fazer parte do conhecimento do irrigante. Deve-se considerar e fazer uma analogia do solo com um reservatório de água e assim consumir uma quantidade de água de tal modo que não cause problemas para o suprimento futuro de água às plantas. De maneira simples podemos fazer uma analogia da CAD com o tamanho do reservatório e de Água Disponível (AD) a quantidade de água a ser consumida pelas plantas e que deverá ser reposta pelas irrigações (HERNANDEZ, 2011).
Os métodos diretos consistem na medida direta do conteúdo de água de uma amostra, basicamente por evaporação, dividindo-se em método gravimétrico com secagem em estufa e método gravimétrico com secagem em forno microondas (FERREIRA, 2004).
O método gravimétrico com secagem em estufa, que é o mais básico e considerado padrão, remove-se a amostra do campo e determinam-se as massas úmida e seca com o auxilio de uma balança e estufa. Tem como desvantagem de ser demorado e destrutivo. Para obter a umidade a base de volume por este método é necessário conhecer a densidade do solo (LIBARDI, 1995). A umidade do solo em peso é dada pela equação abaixo:
M1 – massa do recipiente com amostra de solo úmida, g; M2 – massa do recipiente com amostra de solo seca, g; M3 – massa do recipiente, g.
Diante do grande volume de água utilizado na agricultura irrigada e da necessidade do uso racional desse insumo, foi desenvolvido aplicativo computacional "manejo irriga" para o manejo da irrigação.
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CAPÍTULO I INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA IRRIGAÇÃO 1.1 – CONSIDERAÇÕES INICIAIS A técnica da irrigação pode ser...