FIETZ, C.R.

FOLEGATTI, M.V.

FRIZZONE, J.A.

VIEIRA, S.R.

FIETZ, C. R.

FOLEGATTI, M. V.

VIEIRA, S. R.

FRIZZONE, J. A.

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150EFEITO DA VARIABILIDADE DO ARMAZENAMENTO DEÁGUA NO SOLO NA QUALIDADE DA IRRIGAÇÃOPOR ASPERSÃO1Carlos Ricardo Fietz2, Marcos Vinícius Folegatti3, Sidney Rosa Vieira4 & José Antônio Frizzone31 Parte da tese apresentada à Universidade de São Paulo (ESALQ/USP) pelo primeiro autor para obtenção do título deDoutor em Agronomia2 Engenheiro Agrônomo, Dr. EMBRAPA-CPAO, CP 661, CEP 79804 - 970, Dourados, MS, E-mail fietz@cpao.embrapa.br3 Engenheiro Agrônomo, Professor Doutor, Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura “Luiz deQueiroz”, CP 09, CEP 13418 - 900, Piracicaba, SP4 Engenheiro Agrônomo, Dr., Seção de Conservação do Solo, Instituto Agronômico, CP 28, CEP 13001 - 970, Campinas, SPRESUMOO objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da variabilidade do armazenamento de água nosolo, na qualidade da irrigação por aspersão. Com base em curvas características e lâminas de irrigaçãode 144 pontos amostrais de uma grade de 5 x 5 m, utilizando-se técnicas geoestatísticas, confeccionou-se uma malha 1 x 1 m de 3096 pontos. Com os valores de lâmina real necessária e de lâmina aplicadadeterminou-se, para cada ponto da malha, a eficiência de armazenamento, a drenagem profunda e ograu de adequação. Esses parâmetros também foram avaliados pelo modelo linear, que considera alâmina necessária constante em toda a área. A variabilidade do armazenamento de água no solo nãoinfluenciou, de forma relevante, a eficiência de armazenamento nem os índices de drenagem profunda,enquanto o modelo linear foi pouco sensível em diferenciar áreas deficientes e adequadamente irrigadas.Palavras-chave: qualidade da irrigação, lâmina real necessária, variabilidade espacialINFLUENCE OF SOIL WATER STORAGE VARIABILITY ON THE QUALITYOF SPRINKLE IRRIGATIONABSTRACTThe aim of this research was to evaluate the influence of soil water storage variability upon thequality of sprinkle irrigation systems. Based on the soil water retention curves and water depthmeasurements on 144 points of a 5 x 5 m grid, and using geostatistics techniques, a 1 x 1 m grid wascalculated, totalizing 3096 points. With the values of required and applied depths, the storage efficiency,the deep drainage and irrigation adequacy were determined for each of  these points. These parameterswere also evaluated using the linear model, which considers an average required depth. The variabilityof soil water storage did not influence significantly the storage efficiency and the deep drainageindices. The linear model showed low sensitivity at distinguishing deficient and adequately irrigatedareas.Key words: irrigation quality, required depth, spatial variabilityRevista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.3, n.2, p.150-153, 1999Campina Grande, PB, DEAg/UFPB151INTRODUÇÃONo dimensionamento e manejo da irrigação, faz-se necessárioo conhecimento de parâmetros que expressem e quantifiquem aqualidade da operação. Basicamente, além da uniformidade deaplicação, a qualidade de uma irrigação pode ser definida pordois outros parâmetros de desempenho: pela eficiência e pelograu de adequação.A eficiência de distribuição e de armazenagem estão entreos parâmetros mais utilizados na avaliação da performance dairrigação. A eficiência de distribuição mede a quantidade deágua armazenada na zona radicular em relação à infiltrada,enquanto a eficiência de armazenagem indica a adequação doreabastecimento na profundidade efetiva.O grau de adequação é definido como a fração da área querecebe a quantidade de água capaz de manter a qualidade doproduto e a produtividade vegetal no nível econômico desejadopelo agricultor (Frizzone, 1998). Como essa definição é muitoampla e requer a especificação da cultura, do solo e dascondições de mercado, o grau de adequação é geralmentedefinido de forma simplificada, como a porcentagem da área querecebe, no mínimo, a lâmina real necessária (Cuenca, 1989).A distribuição da água na zona radicular das culturas podeser analisada de diversas maneiras; uma forma muito utilizada ése ajustar a relação lâmina de água infiltrada e área irrigada a ummodelo matemático, como o normal (Walker, 1979) ou o linear(Karmeli, 1978) e a partir dos mesmos avaliar a qualidade dairrigação. A utilização de modelos matemáticos tem uma série devantagens, sendo a principal a possibilidade de simular odesempenho de um sistema avaliado com outro manejo deirrigação.Segundo Souza & Ribeiro (1984) o modelo linear destaca-seentre os demais por ser simples, acurado e de fácil aplicação;esse modelo relaciona a curva de freqüência acumulada dalâmina aplicada e a fração da área irrigada, ambasadimensionalizadas, através de uma regressão linear.Algumas simplificações são adotadas na análise daqualidade da irrigação. Na prática, toda irrigação apresenta certograu de desuniformidade, que resulta em áreas irrigadas comexcesso ou com déficit; na área sem déficit hídrico, a quantidadede água que se infiltra no solo em excesso é considerada perdidapor percolação, mas na área com déficit, considera-se que todaa água infiltrada é armazenada na zona radicular; além disso,assume-se que a lâmina real necessária é constante em toda aárea irrigada, desprezando-se a variabilidade espacial doarmazenamento de água no solo.O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência davariabilidade do armazenamento de água no solo, na qualidadeda irrigação por aspersão.MATERIAL E MÉTODOSO ensaio foi realizado no Centro de Pesquisa Agropecuáriado Oeste (EMBRAPA/CPAO) em Dourados, MS, cujascoordenadas geográficas são: 22o 14’ de latitude sul, 54o 49’ delongitude oeste e altitude média de 452 m. O clima da região é oCwa de Köppen (mesotérmico úmido, com verão chuvoso einverno seco).O local do ensaio, cultivado com trigo (Triticum aestivum, L.)possui solo classificado como Latossolo Roxo álico epieutrófico.Na área experimental, que tinha 3600 m2 (40 m por 90 m) foidemarcada uma malha retangular de 8 colunas e 18 linhas, comespaçamento regular de 5 m (144 pontos amostrais); em cadaponto foram coletadas, na profundidade de 0,15 m, amostras desolo com estrutura indeformada de 0,055 m de diâmetro e 0,040 mde altura. Essas amostras foram submetidas às tensões de 10; 33;50; 100; 500 e 1500 kPa, utilizando-se câmara de pressão deRichards (EMBRAPA, 1997).A área do ensaio era dotada de um sistema de irrigação poraspersão autopropelido. Os carreadores desse sistema tinhamespaçamento de 50 m e foram locados na direção paralela e a 5 mde distância dos lados maiores da área experimental. O padrãode aplicação de água do sistema foi determinado com base emum ensaio, no qual as lâminas foram coletadas em cada pontoamostral, através de pluviômetros instalados a 0,60 m dasuperfície.O modelo de van Genuchten (1980) ajustado aos seis paresumidade-tensão das curvas características, foi utilizado paradeterminar os valores de umidade do solo na tensão 60 kPa,recomendados como umidade do solo no momento da irrigação(Comissão Centro-Sul Brasileira de Pesquisa de Trigo, 1995). Omomento da irrigação foi definido através de tensiômetrosinstalados a 0,15 m de profundidade.A análise dos valores discrepantes foi realizada seguindo oprocedimento apresentado por Libardi et al. (1996) ou seja:(i) avaliação estatística e (ii) avaliação visual. Considerou-se,como prováveis dados discrepantes, valores menores que adiferença  do quartil inferior e 1,5 vez a amplitude interquartílicaou maior que a soma do quartil superior com 1,5 vez a amplitudeinterquartílica. A decisão de se excluir dados foi tomada após seconfrontar os candidatos com seus vizinhos mais próximos emgráficos de distribuição espacial apresentados por Fietz (1998).A existência de estrutura de variabilidade espacial foi avaliadaatravés da análise variográfica dos dados. A seleção do modeloteórico e dos parâmetros de ajuste de cada semivariograma foirealizada pela técnica de validação cruzada (Vieira et al., 1983;Isaaks & Srivastava, 1989).Os semivariogramas experimentais dos dados de umidadenas tensões 10 e 60 kPa e de lâmina aplicada, foram utilizadospara se confeccionar, através da técnica de krigagem, malhas de35 colunas e 85 linhas separadas por 1 m (3096 pontos); a lâminareal necessária à cultura do trigo foi determinada a partir dessesvalores de umidade, considerando-se 0,30 m como profundidadeefetiva do sistema radicular da cultura (Doorenbos & Kassan,1979).No ajuste dos semivariogramas, na validação cruzada e nasinterpolações por krigagem, utilizaram-se os softwaresdesenvolvidos por Vieira et al. (1983) e o programa Geo-EAS(Englund & Sparks, 1988).A qualidade da irrigação foi avaliada através da simulaçãode diversos valores de lâmina aplicada em cada ponto da malha1 x 1 m, considerando-se duas situações:a) armazenamento da água no solo variável: determinou-seo valor do excesso ou déficit hídrico em cada ponto da malha. Ograu de adequação foi calculado pela relação de lâmina aplicadae lâmina real necessária de cada quadrícula de 1 m2. A eficiênciade armazenamento (Es) e a drenagem profunda (Dp) foramEFEITO DA VARIABILIDADE DO ARMAZENAMENTO DE ÁGUA NO SOLOR. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, Campina Grande, v.3, n.2, p.150-153, 1999152determinadas, respectivamente, pelas equações (1) e (2):(1)(2)em que Vs é a quantidade de água armazenada na profundidadeefetiva, Vr é a quantidade de água requerida na irrigação, Vp é aágua perdida por drenagem profunda e Ed é a eficiência dedistribuição.b) armazenamento da água no solo constante: considerou-sea lâmina real necessária constante em toda a área e igual à médiados 3096 pontos; os parâmetros grau de adequação, eficiência dearmazenagem e drenagem profunda, foram avaliados pelo modelolinear (Karmeli, 1978) utilizando-se as expressões apresentadaspor Souza & Ribeiro (1984) e Leme (1986).RESULTADOS E DISCUSSÃOCom base no critério de Libardi et al. (1996) três curvas deretenção foram excluídas, pois possuíam mais de dois valoresde umidade, considerados pela estatística como discrepantes etambém apresentaram diferenças consideráveis de seus vizinhos.Vários dados de lâmina aplicada foram considerados, pelaestatística, atípicos, mas nenhum foi excluído, pois apresentavamcoerência com a sua localização, conforme foi verificado naavaliação visual; portanto, a grande variabilidade e a amplitudedos valores de lâmina aplicada (Tabela 1) podem ser atribuídasà distribuição irregular do sistema autopropelido.VrVsEs=Ed1)VsVp(VpDp −=+=Tabela 1. Estatísticas descritivas de lâmina necessária e de lâminaaplicada na malha 1 x 1 m (3096 pontos estimados)Estatística Lâmina realnecessária (mm)Lâmina aplicada(mm)Média 9,8 11,0Mediana 9,7 11,3Mínimo 5,4 0,4Máximo 19,5 17,1Amplitude 14,1 16,7Quartil inferior 9,0 9,2Quartil superior 10,2 13,8Amplitude interquartílica 1,2 4,6Desvio-padrão 1,54 3,73Coeficiente de variação 0,16 0,34Assimetria 1,72 -0,64Curtose 6,90 0,04D1 0,14 0,07CUC2 - 73,01 Valores de máxima divergência do teste Kolmogorov-Smirnov para a distribuição normal. O nível em5% de significância é de 0,022 Coeficientes de Uniformidade de Christiansen (%)Os valores de umidade nas tensões 10 e 60 kPa e de lâminaaplicada apresentaram dependência espacial. Ossemivariogramas experimentais de umidade (Fig. 1A) ajustaram-se satisfatoriamente a modelos exponenciais, com alcance de22,0 m (Tabela 2) e, assim como obtido por Gonçalves et al.(1996) apresentaram valores diferenciados de efeito pepita e depatamar. Para fins práticos, como no caso do planejamento denovas amostragens, procurou-se ajustar, com o mesmo alcance,os modelos de semivariograma dos dados de umidade. Osemivariograma experimental dos dados de lâmina aplicada(Fig. 1B) foi ajustado a um modelo gaussiano com alcance de28,0 m e valores de efeito pepita e de patamar de, respectivamente,0,5 e 20,8. Deve-se ressaltar que o modelo gaussiano é utilizadopara ajustar fenômenos extremamente contínuos (Isaaks &Srivastava, 1989) o que evidencia o alto grau de dependênciaespacial dos dados de lâmina aplicada (Tabela 2).Exponencial  (0,329; 2,096; 22,0)  10  kPaExponencia l  (0,903;  0,816;  22,0) 60 kPaGaussiano (0,5; 20,8; 28,0)  Lâmina de irr igaçãoFigura 1. Semivariogramas experimentais e modelos ajustadospara os dados de umidade volumétrica nas tensões de 10 e 60kPa (A) e de lâmina aplicada (B)Tabela 2. Parâmetros dos modelos ajustados aos semivariogramasexperimentais dos dados de umidade volumétrica nas tensõesde 10 (θ10), 60 kPa (θ60) e de lâmina aplicadaModelo Efeito pepita (C0)Patamar(C0 + C1)Alcance(m) ( )1ooCCC+Vr*Exponencial 0,329    2,435 22,0 0,14 1,001Exponencial 0,903    0,816 22,0 0,52 1,003Gaussiano 0,500 20,8 28,0 0,02 1,001* Variância reduzida obtida por validação cruzada utilizando-se doze vizinhosOs dados de lâmina real necessária, apesar de não se ajustaremà normalidade, apresentaram distribuição relativamente simétrica,evidenciada pela proximidade dos valores da média e mediana(Tabela 1). Apresentaram, também, uma forte concentração devalores próximo à média, que se refletiu na pequena amplitudeinterquartílica e no alto coeficiente de curtose.Os valores de lâmina aplicada não se ajustaram à distribuiçãonormal e apresentaram assimetria negativa (Tabela 1). Ocoeficiente de uniformidade de Christiansen, do ensaio deirrigação, foi de 73%, índice que pode ser consideradosatisfatório, pois sistemas autopropelidos geralmenteproporcionam baixa uniformidade de aplicação (Frizzone, 1992).C.R. FIETZ et al.(B)(A)Semivariância (%)2Semivariância (mm)2Distância (m)Distância (m)2.82.42.01.61.20.80.410 20 30 40 5024.020.016.012.08.04.010 20 30 40 50R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, Campina Grande, v.3, n.2, p.150-153, 1999153CONCLUSÕES1. Os valores de umidade nas tensões de 10 e 60 kPa e delâmina aplicada apresentaram dependência espacial.2. A variabilidade do armazenamento de água no solo nãoinfluenciou, de forma relevante, a eficiência de armazenamentonem os índices de drenagem profunda.3. O efeito da variabilidade foi maior na avaliação do grau deadequação, parâmetro subestimado pelo modelo linear.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASCOMISSÃO CENTRO-SUL BRASILEIRA DE PESQUISA DETRIGO. Recomendações para 1995. In: REUNIÃO DACOMISSÃO CENTRO-SUL BRASILEIRA DE PESQUISA DETRIGO, 11., Cascavel, 1995. Cascavel: OCEPAR,  1995. 203p.CUENCA, R.H. Irrigation system design: An engineeringapproach. New Jersey: Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1989.552p.DOORENBOS, J.; KASSAM, A.H.  Efectos del água sobre elrendimento de los cultivos.  Roma: FAO, 1979.  212 p.EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro,RJ).  Manual de métodos de análise de solo. 2  ed. Rio deJaneiro: 1997. 212p. EMBRAPA/CNPS. Documento, 1ENGLUND, E.; SPARKS, A. Geo-EAS (GeoestatisticalEnvironmental Assessment Software).  Las Vegas: U.S.Environmental Protection Agency, 1988.  1. v.FIETZ, C.R. Variabilidade espacial do armazenamento de águano solo visando ao manejo da irrigação por aspersão.Piracicaba: ESALQ/USP, 1998. 97p. Tese DoutoradoFRIZZONE, J.A.  Irrigação por aspersão: Uniformidade eeficiência.  Piracicaba: ESALQ/USP, 1992. 53p.FRIZZONE, J.A. 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Drenagem profunda (A), eficiência de armazenamento(B) e grau de adequação (C) para diferentes relações entrelâmina real necessária (yr) e lâmina média aplicada (ym)A eficiência de armazenamento e os índices de drenagemprofunda determinados pelo modelo linear, ficaram próximo dosobtidos, considerando-se a variabilidade do armazenamento deágua no solo (Fig. 2A e B); este resultado pode ser atribuído àdistribuição relativamente simétrica e à forte concentração dosdados de lâmina real necessária (yr); no entanto, o modelo linearfoi menos sensível em diferenciar áreas deficiente adequadamente irrigadas (Fig. 2C). Considerando-se umairrigação com lâmina média aplicada (ym) 25 % maior queyr (= 1 - yr/ym = 0,20), o grau de adequação foi de 79%. Para asmesmas condições, o valor obtido pelo modelo linear foi deapenas 67%, comportamento que se deve ao fato do modelolinear assumir que a distribuição de freqüência das lâminas étotalmente simétrica. Com base no modelo linear, quando osvalores de yr e ym forem iguais, 50% da área serão subirrigadose 50% serão irrigados adequadamente, condição ideal quedificilmente ocorre na prática, devido à distribuição das lâminasapresentar, geralmente, assimetria.5040320100.05 0.15 0.25 0.30 0.350.10 0.2019590850.05 0.15 0.25 0.30 0.350.10 0.208008070.05 0.1 0.25 0.3 0.30.10 0.2056R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, Campina Grande, v.3, n.2, p.150-153, 1999(C)

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Efeito da variabilidade do armazenamento de agua no solo na qualidade da irrigacao por aspersao.

URCHEI, M. A.

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Efeito da variabilidade do armazenamento de agua no solo na qualidade da irrigacao por aspersao.

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