BARRETO, A. N.

LUZ, M. J. da S. e

Infoteca-e

1A Física do Solo Aplicada à Irrigação: Metodologias para Otimização do Manejo de ÁguaComunicadoTécnico298ISSN 0102-0099Novembro/2006Campina Grande, PBA Física do Solo Aplicada à Irrigação:Metodologias para Otimização do Manejode ÁguaAurelir Nobre Barreto1Maria José da Silva e Luz2As estratégias para programação, manejo eoperação de irrigação, devem ter basesmetodológicas comprovadas e adequadas àconcepção de cada projeto e/ou de cada sistema deirrigação, de modo que se possa fornecer aquantidade adequada de água às plantas, nomomento oportuno, evitando os deficits hídricos e dear no perfil do solo.Práticas adequadas de manejo deirrigação são imprescindíveis para minimizar custosde investimento, de operação e de manutenção e,ainda, garantir a sustentabilidade dos sistemashidroagrícolas com economia dos recursos hídricos.As propriedades físicas do solo, como curvascaracterísticas de retenção de água, intervalo deágua útil e condutividade hidráulica, são de interessepara o manejo racional da agricultura irrigada,preservação e gestão dos recursos hídricos.No processo de cálculo da quantidade de água a seraplicada ao solo por meio da irrigação, parasuprimento às plantas, pode-se adotar trêsmetodologias distintas, ou a sua integração, assimdescritas: demanda climática ou atmosférica;monitoramento da umidade no solo e medida diretado fluxo de seiva na planta (BARRETO et al., 2003).Para cálculo da quantidade de água de irrigação combase nas características físicas do solo, sãoutilizados os valores das seguintes variáveis: . Capacidade de campo – % ou teor máximo deágua que um solo pode reter nos microporos, após oprocesso de drenagem dos macroporos. . Ponto de marcha permanente – % ou teor de águaque está presente no solo mas as plantas nãoconseguem absorvê-la. . Densidade do solo – constante física inerente aosolo que relaciona seu peso e volume.Os aspectos físico-hídricos na programação, nomanejo e na operação dos sistemas de irrigação,com ênfase na disponibilidade de água no perfil dosolo e no monitoramento do seu teor de umidade,têm por base as características do solo aplicadascomo alternativa de otimização dos eventos deirrigação.Resultados e DiscussãoEquacionando-se essas variáveis envolvendo o1Engº. Agrônomo, MSc. em irrigação e drenagem, especialista em drenagem de terras agrícolas. Pesquisador da Embrapa Algodão. E-mailaurelir@cnpa.embrapa.br2Engª Agrônoma, MSc. em irrigação e drenagem. Pesquisadora da Embrapa Algodão. E-mail mariajos@cnpa.embrapa.br2 A Física do Solo Aplicada à Irrigação: Metodologias para Otimização do Manejo de Águaintervalo de água disponível para as plantas em umaprofundidade do perfil de solo, planeja-se quanto deágua aplicar em cada evento de irrigação. . Aplicação dos potenciais de água no solo naprogramação de irrigaçãoO teor de água no solo exerce uma série de efeitossobre as plantas, afetando o seu potencial biológicode forma positiva ou reduzindo o seu rendimento.Numa forma didática e conceitual, a Figura 1 ilustraos aspectos dos potenciais de água no solo emrelação ao intervalo hídrico ótimo, ao limiteprodutivo e à zona de risco, no tocante à capacidadede armazenamento e de disponibilidade para asplantas.O intervalo hídrico ótimo corresponde à amplitudeentre o teor de água à capacidade de campo (         )e o teor de água no limite produtivo   (        ),demonstrados na Figura 1, e o intervalo hídricoótimo, quando se compreende o solo como sendo umreservatório de armazenamento de água nosespaços da porosidade estrutural e textural(microporosidade) e a planta como elemento detransferência de água para a atmosfera.O conceito de intervalo hídrico ótimo está baseadonas práticas de reposição de água ao solo, em umafreqüência tal que atenda às necessidades hídricasem que:QAN – quantidade de água necessária àcultura (mm)      – teor de água à capacidade de campo(%)         – teor de água correspondente ao pontode murcha permanente (%)Ds – densidade do solo (g cm-3)P – profundidade para reposição de água até acapacidade de campo (mm)Fr – fator de reposição ou de disponibilidadede água (decimal <1)Para compensar as perdas de água em cadairrigação, inerentes ao sistema e às característicaspedológicas do perfil do solo no ambiente das raízesdas plantas, deve-se calcular a quantidade de águatotal a ser aplicada (QAT). Este acréscimo de águapode ser equacionado inserindo-se o termo 1/Ea,proposto por Martinez Beltrán (1986), que inclui aeficiência de aplicação de água do sistema (Ea),mudando a Equação 1 para a expressão na formaanalítica descrita na Equação 2.Fig 1. Esquema da teoria clássica dos potenciais deágua no solo em relação ao consumo hídrico pela plantae aos eventos de irrigação, com base na física do solodas plantas em tempo hábil, ou seja, antes que elassofram os efeitos de deficits hídricos; esta reposiçãodeve ser administrada na quantidade certa, nomomento oportuno e por meio do método e sistemasadequados.Na zona de risco, intervalo entre o       e o        ,prevalece apenas a porosidade textural ou matricial(        ), conforme ilustrado na Figura  1.A equação 1 permite estimar a quantidade de águaa ser aplicada ao solo para suprir a demanda de umacultura, entre os intervalos ou freqüência deirrigação, em função dessas variáveis físicas, a umaprofundidade (P) para fins de reposição do consumohídrico.(Equação 1)3A Física do Solo Aplicada à Irrigação: Metodologias para Otimização do Manejo de Água em que:QAT – quantidade de água total a ser aplicadaao solo (mm)Ea – eficiência de aplicação de água dosistema (em decimal)As equações anteriores são aplicadas para atenderao suprimento hídrico diário  da cultura; no entanto,quando a programação é feita para irrigar emintervalos de dias maiores, ou seja, com menorfreqüência, acrescenta-se à Equação 2 o termo Fi(freqüência de irrigação); agora, tem-se a Equação3, assim escrita:em que:Fi – freqüência de irrigação (dia) . Aspectos operacionais de campoA programação de irrigação e o seu manejo só terãoêxito se o tempo de aplicação  de água (Ta), porqualquer sistema de irrigação, em uma área ouunidade de irrigação, for corretamenteoperacionalizado, tendo em vista que o tempo deaplicação é o principal fator na execução de umevento de irrigação, no sentido de otimizá-la. . Tempo de aplicação (Ta)Esse intervalo de tempo deve ser cronometrado comrigor durante cada evento de irrigação e pode serquantificado ou medido pela Equação 4.em que:Ta – tempo de aplicação de água (h: min)QAT – quantidade de água total (mm ou emvolume)PMM – precipitação média medida no sistema(mm) ou vazão (volume h–1) . Jornada de trabalho (Jt)Ainda se tratando do aspecto operacional aliado aomanejo otimizado, a jornada de trabalho (Jt)representa o número de horas que o sistemahidráulico de distribuição e aplicação de água deveoperar diariamente, visando atender à irrigação dasvárias áreas ou setores do projeto. Quanto maior fora Jt nas áreas irrigadas, mais econômico se tornaráo projeto de irrigação, devido à redução na potênciamotriz, no consumo de energia e nos materiaiscomponentes das estruturas hidráulicas.A jornada de trabalho dependerá da soma dostempos de aplicação da água de irrigação (Ta), nasdiversas áreas ou setores em operação simultâneano projeto e da freqüência de irrigação (Fi). Aequação 5, aplicada por Barreto et al. (2004),permite que se calcule o número de horas deoperação diária do sistema de bombeamento,transporte e distribuição no campo.Em que:Jt – jornada de trabalho diária (hora)         –  somatório dos tempos de aplicaçãode água nos setores (hora)Fi – freqüência de irrigação  (dia)Os resultados da aplicação da equação anteriorpodem ser otimizados para melhorias operacionais ede economia de água, de energia e de tempo,quando as características de engenharia hidráulicado projeto de irrigação estão em sincronia com osaspectos agronômicos inerentes as culturas,principalmente, com relação à capacidade dearmazenamento da água no solo e da suadisponibilidade para as plantas. Um procedimento(Equação 2)(Equação 3)(Equação 4)(Equação 5)4 A Física do Solo Aplicada à Irrigação: Metodologias para Otimização do Manejo de Águasimples e exeqüível para aumentar a freqüência deirrigação é a incorporação sistemática de matériaorgânica na área de cultivo, prática  indispensável nocaso de solos com textura arenosa, pois melhora aestrutura do solo, aumentando a capacidade dearmazenamento de água no ambiente das raízes.Divergente da textura, a estrutura do solo éaltamente dinâmica, podendo variar muito com otempo em função das mudanças nas condiçõesnaturais ou com as práticas de manejo impostas pelaação antrópica (ANDRADE et al., 1998). Portanto,quando se utiliza a física do solo para manejarracionalmente a água de irrigação, é fundamentalque a estrutura seja monitorada periodicamente parapossíveis ajustes nas equações utilizadas nosprocedimentos de cálculo. . Funções matemáticas aplicadas à física dos solosirrigadosCom os estudos avançados envolvendo a água nafísica do solo, torna-se possível o cálculo dosuprimento hídrico das culturas irrigadas, aplicando-se resultados da análise textural (mecânica) do soloe se utilizando as funções quadráticas e hiperbólicasnas suas formas analíticas, para o cálculo dos teoresde água no solo na capacidade de campo (        ) eno ponto de murcha permanente (            ),respectivamente.Arruda et al. (1997), citados por Andrade et al.(1998), obtiveram os melhores ajustes nos dados defísica de solo, para o limite superior do teor de águadisponível ou capacidade de campo (         ), com omodelo quadrático e para o limite inferior de águadisponível (            ), com o modelo hiperbólico,apresentados analiticamente nas Equações 6 e 7,respectivamente.em que:         – teor de água no solo no ponto demurcha permanentePara uma programação de irrigação com basenas propriedades texturais do solo e nas funçõesmatemáticas dos modelos – quadrático ehiperbólico, aplicados ao intervalo hídrico ótimo, oespecialista precisa da densidade do solo (Ds) esubstituir os valores de         e de            na Equação1.  Assim, a partir das constantes hídricas do solo ecom base nas funções determinadas para cada solo,pode-se planejar facilmente a quantidade de águaarmazenada no solo e a que deve ser adicionada, emcada evento de irrigação. De acordo com Reichardt(1996), tanto a textura quanto a estrutura conferemao solo um espaço poroso e um arranjo de partículascaracterísticas que, dependendo do manejo, podemser fundamentais para a conservação e/oudegradação do solo ou, por sua vez, afetarão, dealguma forma, suas propriedades hídricas,  comocurva de retenção de água no solo, limites de águadisponível e condutividade hidráulica, todasfundamentais para a sua conservação  e/oudegradação desse recurso natural de interesse paraa irrigação e para a sustentabilidade hidroambiental.ConclusãoA utilização da programação de irrigação com basena física do solo é uma metologia eficaz para ocálculo da quantidade de água necessária àsculturas, que reverte em maior eficiência deirrigação com correspondente  economia de agua, deenergia e de mão-de-obra e em menor risco dedegradação do solo.Referências BibliográficasANDRADE, C. de L. T. de; COELHO, E. F.; COUTO,L.; SILVA, E. L. da.  Parâmetros de solo-água para aengenharia de irrigação e ambiental. In:CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIAem que:       – teor de água no solo a capacidade decampo (%);S+A – soma de silte + argila(Equação 6)(Equação 7)5A Física do Solo Aplicada à Irrigação: Metodologias para Otimização do Manejo de ÁguaAGRÍCOLA, 27., 1998, Poços de Caldas, MG.Manejo de irrigação – Anais.... Lavras: UFLA/SBEA,1998. p. 1 – 45.BARRETO, A.N.; AMARAL, J.A.B. do; SOUSA, E.F.Avaliação da demanda hídrica das culturas irrigadas:estudo de caso - algodão herbáceo, amendoim,girassol e coco. Campina Grande: Embrapa Algodão,2003. (Embrapa Algodão. Circular Técnica, 73).BARRETO, A. N; FACIOLI, G. G.; SILVA, A. A. da.Operação e manejo dos sistemas de irrigação. In:Barreto, A. N.; Silva, A. A. G. da; Bolfe, E. L.(Eds.).Irrigação e drenagem na empresa agrícola:impacto ambiental x sustentabilidade. Aracaju:Embrapa Tabuleiros Costeiros, 2004. cap.5, p.173-204.MARTINEZ BELTRÁN, J. Drenaje agrícola. Madrid:Ministério de Agricultura, Pesca y Alimentación,1986. v.1.REICHARDT, K. Dinâmica da matéria e da energiaem eossistemas. Paracicaba: USP/ESALQ, 1996.505p.Comitê dePublicaçõesPresidente: Napoleão Esberard de Macêdo BeltrãoSecretária Executiva: Nivia M.S. GomesMembros: Cristina Schetino BastosFábio Akiyoshi SuinagaFrancisco das Chagas Vidal NetoJosé Américo Bordini do AmaralJosé Wellington dos SantosLuiz Paulo de CarvalhoNair Helena Castro ArrielNelson Dias SuassunaExpedientes: Supervisor Editorial: Nivia M.S. GomesRevisão de Texto: Nisia Luciano LeãoTratamento das ilustrações: Oriel Santana BarbosaEditoração Eletrônica: Oriel Santana BarbosaComunicadoTécnico, 298Exemplares desta edição podem ser adquiridos na:Embrapa AlgodãoRua Osvaldo Cruz, 1143 Centenário, CP 17458107-720 Campina Grande, PBFone: (83) 3315 4300 Fax:  (83) 3315 4367e-mail: sac@cnpa.embrapa.br1a EdiçãoTiragem: 500

A Física do solo aplicada à irrigação: metodologia para otimização do manejo de água.

http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/bitstream/doc/274828/1/COMTEC298.pdf

A Física do solo aplicada à irrigação: metodologia para otimização do manejo de água.

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Infoteca-e