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Agronomia ·

Irrigação e Drenagem

· 2022/2

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Universidade de Brasília Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária Prof. Dr. Delvio Sandri Brasília, DF Manejo da irrigação Disciplina: Irrigação e Drenagem Código: FAV0027, Semestre: 2022/2 Introdução ao Manejo de irrigação Considerações iniciais: 1. Água de qualidade para consumo humano e irrigação é um recurso finito; 2. Concorrência pelos recursos hídricos e energéticos entre os setores industrial, urbano e agrícola; 3. A água é fator limitante para o desenvolvimento agrícola,sendo que tanto a falta como excesso afetam o crescimento,a sanidade, a qualidade e a produção das plantas. • O manejo da irrigação contempla a aplicação de água no momento correto e na quantidade demandada pela cultura; • As necessidades hídricas vão variar conforme o estádio de desenvolvimento e com as condições meteorológicas locais, dentre outros aspectos; • O manejo racional de qualquer projeto de irrigação deve considerar os aspectos sociais e ecológicos da região e procurar maximizar a produtividade e a eficiência do uso da água e minimizar os custos, quer de mão de obra, quer de capital; • Além disso, visa manter as condições de umidade do solo e de fitossanidade favoráveis ao bom desenvolvimento da cultura irrigada, bem como melhorar ou manter as características físicas, químicas e biológicas do solo. 1. Tipo de sistema de irrigação; 2. Grau de automação; 3. Reúso de água no final da parcela (irrigação por superfície); 4. Necessidade de sistematização; 5. Volume disponível de água; 6. Precipitação efetiva; 7. Tecnologias disponíveis e ao alcance do usuário. O manejo da irrigação depende de parâmetros como: Na ausência de manejo adequado do sistema: • Desperdício de água, nutrientes e energia • Redução de produtividade e qualidade • Aumento nos custos da atividade No manejo adequado do sistema confere: • Eficiência no uso da água, nutrientes e energia • Máxima otimização de produção e qualidade • Redução nos custos da atividade Fonte: Carlos Eduardo Sanches Condições que requerem irrigações frequentes e NÃO frequentes Condições Irrigações Frequentes Irrigações NÃO frequentes Planta Raízes rasas, maior desenvolvimento sem chuvas, órgão colhido em peso Raízes profundas, maior desenvolvimento em épocas com chuvas, órgão colhido seco Solo Raso, doenças no solo, solos salinos, nutrientes na superfície Profundo, solos não salinos, lençol freático pouco profundo Clima Alta evaporação, ausência de chuva, região árida e semi árida Baixa evaporação, chuva durante o crescimento, região úmida Manejo Plantio no início da estação seca, mercado depende do peso verde, quando se busca a máxima produção Plantio durante a estação chuvosa, mercado dependente do peso seco http://www.gtacc.com.br/pdf/irrigation/210.pdf Ver exemplo de estudo de caso no site acima. Métodos de manejo são utilizados para auxiliar o agricultor a definir com mais precisão o momento de irrigar e o volume de água a ser aplicado. Momento de Irrigar – Não deve causar stress hídrico na planta. – Respeitar o limite inferior da tensão de água no solo (% CAD), recomendado para a cultura explorada. Volume a ser aplicado – lâmina necessária para elevar a umidade do solo à CC, até a profundidade efetiva das raízes. Métodos de Manejo de Irrigação Necessidades hídricas das culturas Transpiração Evaporação Evapotranspiração = transpiração + evaporação+ controle de sais, geada, doenças, etc. 1 - Monitoramento do estado hídrico das plantas 2 - Manejo das irrigações via clima - Tanques de evaporação, exemplo,Tanque “classe A” - Estação meteorológica; - Lisímetros. 3 - Manejo das irrigações via solo - Sonda de nêutrons - Sonda de raios gama - Blocos porosos - Tensiômetros -Reflectometria no domínio do tempo – TDR - Outros Formas de manejo racional da Irrigação Monitoramento do estado hídrico das plantas Avaliação visual ? É uma forma muito subjetiva, pois os sintomas são muito dependentes da espécie vegetal. A sintomatologia geral de estresse é a perda de turgescência, mudança da posição e coloração das folhas, redução do crescimento de suas partes mais expostas, aumento da temperatura das folhas devido ao fechamento dos estômatos etc. Métodos para se avaliar o estado hídricos das plantas: - Temperatura foliar (termometria ao infravermelho) - Potencial de água na folha - Conteúdo relativo de água na planta - Resistência estomática - Grau de turgescência - Diâmetro do caule - Fluxo de seiva Alguns dos Equipamentos necessários: - Radiômetro de microondas - Medidores de dissipação térmica - Sonda de calor transiente (pulso de calor) - etc. • Princípio do método: Irrigar na tensão que favorece o melhor rendimento da cultura. • Equipamentos: Realizado com o auxílio de tensiômetros ou de outro aparelho que relacione umidade do solo com tensão ótima para cultura. É necessário ter a curva de retenção do solo. Método da Tensão de água no solo - Tensiometria Tensiômetros sem manômetro Tensímetro digital de punsão Tensiômetro com manômetro Componentes do tensiômetro Rolha de silicone para Tensiômetro http://www.gtacc.com.br/pdf/irrigation/210.pdf (Nairobi, Quênia) https://tienda.agrologica.es/home/165-sistema-de-monitorizacion-netafim-irriwise.html Construção do tensiômetro eletrônico Construção do tensiômetro eletrônico Circuito eletrônico e componentes de automação Sistema de bombeamento (A) com filtro de discos de 130 micra (1) Motobomba monofásica, 1/3 CV, afogada (2), manômetro com glicerina para medir pressão na saída da bomba (3) e reservatório de 1000 L (4). Componentes do sistema de automação da irrigação (B) com placa Arduino (5), módulos relés (6), módulo data logger (7), módulo RTC (8), fonte reguladora de tensão (9), regulador de pressão (10). Visão geral do sistema de irrigação e cultivo (C). Desenvolvido no início do século XX. Vantagens: - Uso simples - Baixo custo - Fácil manuseio, construção e instalação Fácil obter no mercado Determina a tensão diretamente por um manômetro acoplado ao tensiômetro ou com um tesíometro digital de punção e a umidade indiretamente na curva de retenção de água no solo Figura. Tensiômetro instalada em campo O tensiômetro Função e funcionamento do tensiômetro Com o tensiômetro cheio de água e solo saturado não haverá formação de vácuo no interior do temsiômetro, por não haver diferença de potencial. A medida que o solo seca, a água passa de dentro do tensiômetro para fora deste através da cápsula porosa, formando um vácuo, que é equivalente a tensão no solo. As leituras no manômetro ou tensímetro expressam a energia necessária para a água ser liberada das superfícies das partícula de solo. De maneira geral, o limite de leitura máxima de operação do tensiômetro é de 80 kPa, pois o mesmo depende da formação de vácuo, e acima desta tensão há a formação de bolhas de vapor de água e ocorre a cavitação. 1/3 e 2/3 da profundidade efetiva do sistema radicular (80% das raízes) 1/3 – Para manejo da irrigação 2/3 – para analisar o excesso ou falta de água 1/3 de Z 2/3 de Z Local de instalação do tensiômetro Z Cuidados: Escorvar o tensiômetro Perfeito contato da capsula com o solo Elevar o solo em volta do tensiômetro http://www.gtacc.com.br/pdf/irrigation/210.pdf Sulco – No ponto mais alto do mesmo Microaspersão e aspersão convencional – na área molhada Gotejamento – Na metade do raio do bulbo molhado para bulbos isolados Gotejamento: - para faixa continua http://www.gtacc.com.br/pdf/irrigation/210.pdf Preparo, manutenção e armazenamento – Manejo de irrigação em hortaliças. Marouelli et al. (1996). P. 6 a 68. http://www.cnph.embrapa.br/public/folders/tensiometro.html Leitura complementar https://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/guia_irrigas_000gul1eg9u02wx7ha0g934vgtvpy9xo.pdf https://www.youtube.com/watch ?v=V-LdOoNR-30 Assista o vídeo no link abaixo e entenda como funciona o irrigas https://www.youtube.com/watch?v =dOjB6FTcdRE Acionador Automático de Baixo Custo para Irrigação: Montagem https://www.youtube.com/watch?v=zJJJAqe6hBA https://www.youtube.com/watch?v=yh1nDc5IbPA https://www.youtube.com/watch?v=Mz6qSMUSt4w Acionador Automático de Baixo Custo para irrigação: Pressostato de Máquina de Lavar As plantas diferem entre si, quanto à tolerância, a limites máximos da tensão d´água no solo, antes das irrigações. Umas respondem a maiores níveis de umidade no solo enquanto outras apresentam maiores resistências, sem prejudicar a produção. O uso de uma curva de retenção de água no solo pode ser uma fonte de erro, pois, é feita em laboratório e os resultados estão sujeitos a variáveis, em funcionamento do conjunto extrator, a amostra e representatividade das condições de campo. Curva de retenção de água no solo Tabela. Tensão de água no solo em que se deve promover a irrigação para se obter produtividade máxima. Cultura Tensão de água no solo* Alface 40 a 60 Alho 15 a 30 Batata 20 a 40 Cebola 15 a 45 Cenoura 20 a 30 Couve flor 60 a 70 Ervilha 100 a 200 Lentilha 200 a 400 Melão 30 a 80 Milho doce 50 a 100 Morando 20 a 30 Pepino 100 a 300 Repolho 60 a 70 Tomate salada 30 a 100 Tomate industrial 100 a 400 Vagem 25 a 70 * Valores a esquerda: ETo alta (> 5 mm/dia) e em períodos críticos de água no solo Momento de Irrigar: Tabela de tensão ótima e períodos críticos dentro do ciclo fenológico da cultura Volume de água a ser aplicado IRN = (CC – Q*).da.Z / 10 IRN = Quantidade real necessária, mm CC = capacidade de campo, % peso Q* = teor de umidade de irrigação, à tensão de irrigação pré-estabelecida, % peso da = densidade do solo, g /cm3 Z = profundidade efetiva do sistema radicular, cm IRN = (CC – Q*).da.Z / 10 CC PM Dados: Cultura: Ervilha CC = 27% úmida Q* =23% úmida da = 1,2 g /cm3 Z = 50 cm Ea = 80% ETpc = 5 mm/dia IRN = (27 - 23)/10 *50 IRN = 20 mm/50 cm de solo ITN = 20/0,80 ITN = 25 mm/50 cm de solo Exemplo TR = IRN/ETpc TR = 20/5 TR = 4 dias Potenciais matriciais (Ψ) de água do solo a níveis próximos da capacidade de campo: - solos arenosos  -6 kPa; - solos francos  -10 kPa e -solos argilosos  -30kPa. Tanque “classe A” em que, ETc = Evapotranspiração da cultura (mm/dia); ECA - evaporação medida no tanque “Classe A” (mm/dia); Kp - coeficiente de tanque (adimensional) cujas determinações foram baseadas em ALLEN et al. (1998a). (verificar tabelas em livros. Em geral varia de 0,5 a 0,8) Kc - coeficiente de cultura simplificado (adimensional) ETc = ECA*Kp*Kc Figura.Tanque USWB “Classe A” utilizado para medir a evaporação da água para manejo da irrigação. Fonte: Rocha e Sandri (2010) Tabela. Coeficiente do Tanque Classe A (Kt) < 40 % 40 a 70 % > 70 % 1 0,55 0,65 0,75 Leve 10 0,65 0,75 0,85 < 175 100 0,70 0,80 0,85 1000 0,75 0,85 0,85 1 0,50 0,60 0,65 Moderado 10 0,60 0,70 0,75 175 a 425 100 0,65 0,75 0,80 1000 0,70 0,80 0,80 1 0,45 0,50 0,60 Forte 10 0,55 0,60 0,65 425 a 700 100 0,60 0,65 0,70 1000 0,65 0,70 0,75 1 0,40 0,45 0,50 Muito forte 10 0,45 0,55 0,60 > 700 100 0,50 0,60 0,65 1000 0,55 0,60 0,65 Umidade Relativa do Ar Vento (km/dia) Bordadura (m) Equipamentos agrometeorológicos automáticos Instrumentação meteorológica e sistema de aquisição de dados Fonte: http://www.cdtn.br/en/principais-laboratorios/meio- ambiente/estacao-meteorologica PENMAN - MONTEITH (Padrão - FAO 1991) Sendo: ETo - evapotranspiração de referência, (1,0 mm d-1 = 2, 45 MJ m-2 d-1); Rn - saldo de radiação à superfície, MJ m-2 d-1; V2 = velocidade do vento a 2 m de altura, em m s-1;  - constante psicrométrica, kPa oC-1. (es - ea) - déficit de pressão de vapor, kPa;  - declividade da curva de pressão de vapor de saturação, kPa oC-1; G - fluxo de calor no solo, MJ m-2 d-1; 900 = fator de transformação de unidades. Ver exemplo: Frizzone et al. (2011). Irrigação por aspersão. p. 241 a 254. Bernardo et al. (2008). Manual de Irrigação. p. 66 a 85. ) Princípio: Determinar o intervalo entre irrigações, em dias, para cada estádio de desenvolvimento da cultura. Metodologia: É necessário calcular a evapotranspiração da cultura. O turno de rega é função da capacidade de armazenamento de água pelo solo, condições climáticas e da cultura. Momento de Irrigar O agricultor deve irrigar no intervalo de tempo, normalmente em dias, para as diferentes etapas do ciclo fenológico da cultura. Turno de rega Cálculo do intervalo entre irrigações (turno de rega) TR = turno de rega, dias ETc = evapotranspiração da cultura, mm / dia (ou utiliza-se o valor de ETp) f = fração máxima da CAD a ser consumida pela planta (tabelado) Volume de água a ser aplicado IRN = TR x Etc diária ITN = IRN/Ea TR TR = CRA/ETc - Pe Figura - comportamento do valor de Kc conforme o estágio de desenvolvimento: Kc X Estádios de Desenvolvimento Figura. Curva generalizada para coeficiente de cultura único Fonte: Boulletin FAO 56 - Estádio 1: Da semeadura até 15% do desenvolvimento vegetativo (ou até cobrir aproximadamente 10% da superfície do solo). - Estádio 2: Do final do 1º estádio até a pré floração (ou cobrir 70 – 80% da superfície do terreno). - Estádio 3: Do final do 2º estádio até o início da maturação (florescimento – enchimento de grãos). - Estádio 4: Do final do 3º estádio até a colheita. OBS.: Os valores de Kc variam: a) De cultura para cultura; b) Para uma mesma cultura, durante as diferentes fases de desenvolvimento; c) De acordo com a evapotranspiração da região Princípio: O solo funciona como um depósito estático de água aonde a irrigação ou a chuva são as possíveis entradas e única retirada é realizada pela planta e evaporação Metodologia: Estimativa diária da lâmina de água consumida pela planta e a lamina disponível no solo. Irrigar quando a disponibilidade de água no solo atingir um valor crítico. Balanço de água no solo Método no qual se computam as perdas de água pela planta mediante o monitoramento detalhado da umidade do solo na zona de extração radicular. Momento de Irrigar O agricultor deve irrigar no instante que o volume de água retirado pela planta mais o evaporado ultrapasse o limite inferior que cause stress hídrico. Pei = precipitação efetiva, mm / dia n = número de dias f = fração máxima de CAD a ser consumida, decimal (tabelado) Volume de água a ser aplicado ( )  =  − n 1 i i i .f CAD Pe ETc ( )  = − = n i i i Pe ETc QRN 1 Exemplo de cálculo de ETo no cálculo da evapotranspiração da cultura utilizar um método que permita o cálculo diário do seu valor, por ex., Tanque Classe A, Estação meteorológica; etc. Local: Anápolis – GO; Precipitação efetiva (Pe): no dia 03/05, choveu 1 mm, no dia 08/05 choveu 5 mm e no dia 14/05 choveu 6 mm; Considerar: Evapotranspiração potencial de referencia (ETo) = 5,4 mm/dia; Coeficiente de cultura (Kc) = 1,05 (Fase de produção) – Doorenbos e Pruitt (1977) que ocorreu do dia 06 a 12/06, e de 13 a 19, o Kc foi de 0,98 Fator de disponbilidade (f) = 0,40 – Grupo de cultura 2 – FAO (1979), Boletim 33; Profundidade efetiva do sistema radicular (Z) = 0,45 m, Marouelli et al. (2001); Disponibilidade total de agua no solo (DTA) = 1,3 mm/cm Lâmina Atual de Água no solo (LAA) = CTA – ETc Eficiência de aplicação (Ea) = 75% Exemplo de manejo de irrigação pelo balanço de água no solo Cultura: tomate de mesa, TR: variável, período: 1 a 20 de maio utilizando o sistema de irrigação por pivô-central. Considerar que a irrigação é realizada sempre às 7:00 h e as precipitações ocorreram entre a 24 h e 6 h. Irrigar quando se aproxime ao máximo a tensão crítica, ou seja, quando chegar no limite inferior mais próximo da LAA. Bernardo (1977) ETc = Ks*ETpc ETpc = ETo*Kc Cálculo de ETc CTA = DTA*Z = 1,3*45 = 58,5 mm CRA = f*CTA = 0,4*58,5 = 23,40 mm, Então irrigar quando a disponibilidade atual de água no solo chegar a: 58,5 – 23,4 = 35,1 mm. IRN ≤ CRA 58,5 - 23,4 = 35,1 mm Z = 45 cm CRA = 23,4 mm 58,5 - 23,4 = 35,1 mm Dia 1: Iniciar o balanço após a irrigação – LAA = CTA = 58,5 mm Sendo: Para ETo = 5,40 mm/dia e Kc = 1,05 Então: ETpc = ETo*Kc = 5,40*1,05 = 5,67 mm/dia; = 1,0, Assim, ETc = Ks*ETpc = 1,0*5,67 = 5,67 mm/dia Dia 2: LAA = 58,5 mm – 5,67 mm/dia = 52,83 mm; Para ETo = 5,40 mm/dia e Kc = 1,05 Então: ETpc = ETo*Kc = 5,40*1,05 = 5,67 mm/dia; = 0,98, Assim, ETc = Ks*ETpc = 0,98*5,67 = 5,53 mm/dia Dia 3: LAA = 52,8 mm – 5,53 mm/dia + 1 mm de chuva = 48,30 mm; Para ETo = 5,40 mm/dia e Kc = 1,05 Então: ETpc = ETo*Kc = 5,40*1,05 = 5,67 mm/dia; = 0,95, Assim, ETc = Ks*ETpc = 0,95*5,67 = 5,38 mm/dia Ver resultados completos na Tabela preenchida da página seguinte 48,3 Tabela - Cálculo de quando e quanto irrigar Data CTA CRA ETo Kc ETpc LAA Ks ETc Pe IRN ITN IRN ITN (mm) (mm) (mm/ dia) (mm/ dia) (mm) (mm/dia) (mm) (mm) (mm) 1/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 58,50 1,00 5,67 0 - - 0,00 2/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 52,83 0,98 5,53 0 - - 5,67 3/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 48,30 0,95 5,41 1 - - 10,20-1 4/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 42,89 0,93 5,25 0 - - 15,61 5/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 37,64 0,89 5,07 0 - - 20,86 6/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 58,50 1,00 5,67 0 58,5-37,64+5,07= 25,93 ou 37,64-35,1)+23,5 = 25,93 (25,93/0,75= 34,57 (5,67+5,53+5,41+5,25+5,07-1)= 25,93 34,57 7/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 52,83 0,98 5,53 0 - 5,67 8/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 52,30 0,97 5,52 5 - - 6,20 9/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 46,78 0,95 5,37 0 - - 11,72 10/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 41,42 0,92 5,20 0 - - 17,08 11/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 36,22 0,89 5,02 0 - - 22,28 12/5 58,5 23,4 5,4 1,05 5,67 58,50 1,00 5,67 0 27,30 36,40 27,30 36,4 0 13/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 52,83 0,98 5,16 0 - - 5,67 14/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 53,67 0,98 5,18 6 - - 4,83 15/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 48,49 0,95 5,05 0 - - 10,01 16/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 43,43 0,93 4,91 0 - - 15,07 17/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 38,52 0,90 4,76 0 - - 19,98 18/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 58,50 1,00 5,29 0 24,74 32,99 24,74 32,9 9 19/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 53,21 0,98 5,17 0 - - 5,29 20/5 58,5 23,4 5,4 0,98 5,29 48,04 0,95 5,04 0 - - 10,46 Método combinado Princípio: O uso de estações meteorológicas remotas, com transmissão automática de dados, associado a sistemas de previsão de chuvas e de acompanhamento da variação da umidade do solo permite definir um sistema mais preciso de manejo. Metodologia: Estimativa diária da lâmina de água consumida pela planta; Determinação da umidade disponível no solo; Acompanhar a previsão de ocorrência de chuvas; Uso de aplicativos para manejo de irrigação: Irriga, SISDA, dentre outros. Não adianta se ter um sistema de irrigação de alta eficiência se o manejo da irrigação é deficiente; Os métodos de manejo da irrigação requerem cálculos e exigem um pouco de conhecimento do irrigante; Transferir tecnologia de manejo de irrigação é uma tarefa difícil; As tecnologias devem ser moldadas da forma mais simples possível para serem adotadas pelos irrigantes. Considerações Finais ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, M. Guidelines for computing crop water requeriments. Rome: FAO, 1998. 310p. (Irrigation and drainage Paper, 56). BERNARDO, S.; SOARES A. A.; MANTOVANI, C. E. Manual de irrigação. Imprensa Universidade Federal de Viçosa. 8ª Ed. 2006. 625p. FRIZZONE, J. A.; REZENDE, R.; FREITAS, P. S. L. Irrigação por aspersão. 1ª Edição - Maringá: Eduem, 271 p. 2011. Referências