apostila de irrigação completa

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A seleção do método de irrigação tem a finalidade de estabelecer a viabilidade técnica e econômica, maximizando a eficiência e minimizando os custos de investimento e operação, e ao mesmo tempo, mantendo as condições favoráveis ao desenvolvimento das culturas. Entre os critérios mais utilizados, destacam-se: topografia, características do solo, quantidade e qualidade da água, clima, cultura e, considerações econômicas.

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1.10 - VANTAGENS DA IRRIGAÇÃO

Entre as inúmeras vantagens do emprego racional da irrigação, podem-se citar as seguintes:

a) suprimento em quantidades essenciais e em épocas oportunas das reais necessidades hídricas das plantas cultivadas podendo aumentar consideravelmente o rendimento das colheitas; b) garante a exploração agrícola, independentemente do regime das chuvas; c) permite o cultivo e/ou colheita duas ou mais vezes ao ano (milho, feijão, batata, frutas, etc) em determinadas regiões; d) permite um eficaz controle de ervas daninhas (arroz por inundação); e, e) por meio da fertirrigação, facilita e diminui os custos da aplicação de corretivos e fertilizantes hidrossolúveis; etc.

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CAPÍTULO 2

2.1 - INTRODUÇÃO

A transferência de água para a atmosfera, no estado de vapor, quer pela evaporação de superfícies líquidas, quer pela evaporação de superfícies úmidas ou pela transpiração vegetal, constitui importante componente do ciclo hidrológico.

O termo evaporação designa a transferência de água para a atmosfera sob a forma de vapor que se verifica em um solo úmido sem vegetação, nos oceanos, lagos, rios e outras superfícies de água. De maneira geral, o termo evapotranspiração é utilizado para expressar a transferência de vapor d’água que se processa para a atmosfera proveniente de superfícies vegetadas. Fundamentalmente, a evapotranspiração é proveniente de duas contribuições: a evaporação da umidade existente no substrato (solo ou água) e a transpiração resultante das atividades biológicas dos vegetais.

A mudança de fase da água consome ou libera grande quantidade de energia. A passagem do gelo para o estado líquido e vice-versa, envolve aproximadamente

80 cal g-1 e de líquido para vapor e vice-versa, envolve cerca de 590 cal g-1 . Como o vapor é transportado na atmosfera, podendo condensar e precipitar a grande distância da sua origem, a mudança de fase de líquido para vapor e vapor para líquido representa o principal mecanismo para a redistribuição da energia em todo o globo terrestre.

Segundo a teoria cinética dos gases, a passagem da água para a fase gasosa se dá como resultado do aumento de energia cinética das moléculas, requerendo assim o dispêndio de uma certa quantidade de calor, que é chamado calor latente de

IRRIGAÇÃO CAP.I - 2 vaporização. Dessa forma, a transformação de fase líquido-vapor depende do saldo de energia disponível à superfície-fonte, bem como de sua temperatura. Sendo assim, se essa camada estiver saturada, a quantidade de moléculas que passa ao estado gasoso, em um certo intervalo de tempo, torna-se igual à quantidade das que retornam ao estado líquido no mesmo intervalo. Nessas circunstâncias, a evaporação virtualmente cessa. Somente quando a camada atmosférica adjacente não está saturada é que a quantidade de moléculas de água que se desprendem da superfície-fonte é superior a das que retornam a ela. O vapor d’água produzido é, por conseguinte, removido pelo vento, evitando, com isso, que a atmosfera adjacente se sature.

Um outro aspecto importante a ser considerado é que com o aumento da velocidade do vento, há aumento de turbulência, fazendo com que se processe uma aceleração da difusão vertical do vapor d’água gerado na interface superfície-atmosfera. Como conseqüência, o fluxo vertical de vapor d’água para a atmosfera está condicionado pelo saldo de energia disponível, pela velocidade do vento e pelo teor de umidade presente na camada de ar próxima à superfície evaporante.

Em superfícies de água livre, tal como ocorre nos rios, lagos e oceanos, a evaporação sofre influência das propriedades físicas da água. Em se tratando de solo úmido, sem vegetação, as propriedades físicas do solo condicionam a evaporação. Dentre estas propriedades destacam-se a coloração do solo, que interfere no coeficiente de reflexão e, em decorrência, no balanço de energia, e a rugosidade, que interfere na turbulência das camadas de vento que se deslocam próximo à superfície.

Quando a superfície-fonte é vegetada, os fatores intervenientes no processo de evapotranspiração aumentam, uma vez que diversos fatores passam a interferir neste. Dentre estes fatores destacam-se a fase de desenvolvimento da cultura, o índice de área foliar, as condições fitossanitárias e as condições de umidade do solo.

Informações da quantidade de água evaporada e ou evapotranspirada são necessárias em diversos estudos hidrológicos e para adequado planejamento e manejo. O conhecimento da evapotranspiração é essencial para estimar a quantidade de água requerida para irrigação. O conhecimento do consumo de água nas diversas etapas de desenvolvimento das plantas cultivadas permite que a administração da irrigação seja feita de forma mais racional, de acordo com a real exigência da cultura. Esse conhecimento também tem a sua importância na agricultura não irrigada, pois permite o planejamento de épocas de semeadura em função da disponibilidade hídrica média da região considerada, permitindo maior eficiência no aproveitamento das precipitações.

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2.2 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Com o objetivo de propiciar melhor entendimento dos termos que serão utilizados no texto, serão definidos na seqüência aqueles de maior importância.

Evapotranspiração (ET) - é o processo combinado pelo qual a água é transferida da superfície terrestre para a atmosfera envolvendo a evaporação da água da superfície do solo e a água interceptada pelas plantas, e a transpiração proporcionada por elas.

Evapotranspiração potencial da cultura (ETpc) - é a evapotranspiração que ocorre em uma cultura em que o solo não apresenta restrição de umidade e, portanto, não há restrição para a taxa de evapotranspiração.

Evapotranspiração real (ETrc) - é a evapotranspiração de uma determinada cultura sob condições normais de manejo, isto é, sem a obrigatoriedade do teor de umidade permanecer sempre próximo à capacidade de campo. Dessa forma, concluiu-se que a

ETrc ≤ ETpc.

Evapotranspiração da cultura de referência (ETo) - é a evapotranspiração que ocorre em uma cultura de referência quando o solo não apresenta restrição de umidade. Como cultura de referência normalmente é utilizada a grama ou a alfafa. No presente estudo, considerarse-á a grama como cultura de referência e, dessa forma, segundo Doorenbos e Pruitt (1977) a ETo é definida como sendo a evapotranspiração que se processa em um solo coberto totalmente por grama, com crescimento ativo e uniforme, sem deficiência hídrica e com altura entre 8 e 15 cm. Esse parâmetro tem sido utilizado como base agrometeorológica para a estimativa da evapotranspiração da maioria das culturas de interesse comercial (ETpc).

2.3 – FATORES INTERVENIENTES NO PROCESSO DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO

A ocorrência do processo de evapotranspiração além de depender dos elementos climáticos, também é dependente dos fatores fisiológicos das plantas. Como a evaporação do solo e a transpiração das plantas ocorrem simultaneamente na natureza, em áreas vegetadas é comum considerar-se a evapotranspiração de forma única, uma vez que as perdas que se processam devido à transpiração dos vegetais componentes de uma bacia hidrográfica é de determinação difícil, visto que, além da presença de vegetais com

IRRIGAÇÃO CAP.I - 4 características diferentes cobrindo o solo, eles também estão submetidos a condições completamente diferenciadas no que diz respeito a solo e seu teor de umidade, e vários outros fatores que interferem na transpiração.

A grande maioria dos métodos elaborados para a estimativa da evapotranspiração tem aplicação mais específica para áreas agrícolas e para culturas de interesse comercial. Em uma bacia hidrográfica, independente de sua área, existem diversos vegetais que vão desde pequenas plantas até grandes árvores, ocasionando com isso uma heterogeneidade acentuada de perda de água por evapotranspiração, uma vez que é impossível a individualização deste parâmetro para cada cultura. A utilização de técnicas como a fotogrametria e fotointerpretação, como também o geoprocessamento, permite uma aproximação mais efetiva da estimativa da evapotranspiração em bacias hidrográficas, pois é possível identificar os diferentes grupos de vegetais presentes na bacia. Dessa forma, por meio de aproximações e comparações com culturas agrícolas mais bem estudadas, é possível uma estimativa mais criteriosa da evapotranspiração provável.

2.4 – EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL DAS CULTURAS E A DE REFERÊNCIA

A quantidade de água evapotranspirada depende da planta, do solo e do clima. O fator clima predomina sobre os demais.

A evapotranspiração varia de cultura para cultura como também nos diferentes estádios de desenvolvimento delas. Isto é atribuído, em parte, à arquitetura foliar (ângulo da folha, altura e densidade), em parte às características das folhas (números dos estômatos e período de abertura), além da duração do ciclo e época de plantio. A Tabela I.1 apresenta a relação da quantidade de água necessária durante o ciclo para algumas culturas:

Tabela I.1 – Necessidade total de água para algumas culturas

Culturas Quantidade de água (m)

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Doorenbos e Pruitt (1977), na publicação conhecida como boletim FAO-24, propuseram uma metodologia para determinar a evapotranspiração das diferentes culturas por meio de duas etapas: primeiramente, a estimativa da evapotranspiração da cultura de referência (ETo) e, segundo, a eleição de um coeficiente de cultura (Kc), tabelado, e distinto para cada cultura e para cada estádio de desenvolvimento. O produto de ETo pelo Kc selecionado, estima a evapotranspiração da cultura de interesse. Assim,

KcxEToETpc=(I.1)

O conceito de DOORENBOS e PRUITT (1977) tornou-se o mais aceito mundialmente e, praticamente, todos os projetos passaram a utilizar essa metodologia para estimar a evapotranspiração de uma cultura.

Com referência ao coeficiente de cultura (Kc), segundo Pereira (1997) ele representa a integração dos efeitos de três características que distinguem a evapotranspiração de qualquer cultura da de referência: a) a altura da cultura (h) que afeta a rugosidade e a resistência aerodinâmica; b) a resistência da superfície relativa ao sistema solo-planta, que é afetada pela área foliar (determinando o número de estômatos), pela fração de cobertura do solo pela vegetação, pela idade e condição das folhas, e pelo teor de umidade à superfície do solo e, c) o albedo da superfície solo-planta, que é influenciado pela fração de cobertura do solo pela vegetação e pelo teor de umidade à superfície do solo, e influencia o saldo de radiação disponível à superfície, Rn, que é a principal fonte de energia para as trocas de calor e de massa no processo de evaporação.

Durante o período vegetativo, o valor de Kc varia à medida que a cultura cresce e se desenvolve, do mesmo modo que varia com a fração de cobertura da superfície do solo pela vegetação, e à medida que as plantas envelhecem e atingem a maturação. Essa variação pode ser representada por uma curva dos valores de Kc, que caracteriza tipicamente o desenvolvimento de uma cultura anual, desde o plantio até à colheita, sendo que as mudanças na forma da curva acompanham o desenvolvimento e a senescência da cultura.

Uma vez que a ETo representa um índice climático associado à evaporação, o Kc varia essencialmente de acordo com as características da cultura, traduzindo em menor escala a variação dos fatores climáticos. Este fato torna possível a transferência de valores padrão dos Kc’s de um local para outro e de um clima para outro. A Tabela I.2

IRRIGAÇÃO CAP.I - 6 apresenta valores de Kc para algumas culturas em seus diferentes estádios de desenvolvimento.

Tabela I.2 - Valores médios do coeficiente Kc para algumas culturas

Banana - tropical

Feijão - verde

- seco

Repolho

Algodão

Amendoim

Milho - verde

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