Pegadas de água em agroecossistemas na região semiárida do Nordeste do Brasil

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1 Pegadas de água em agroecossistemas na região semiárida do Nordeste do Brasil André Luiz de Carvalho 1, Rômulo Simões Cezar Menezes 2, Júlio César Rodrigues Martins 3 1- Doutorando em Tecnologias Energéticas e Nucleares, Departamento de Energia Nuclear, UFPE, Recife PE, del.andre2@hotmail.com. 2 Agrônomo, Prof. Adjunto, Departamento de Energia Nuclear (DEN), Centro de Tecnologias e Geociências (CTG), UFPE, Recife PE, rmenezes@ufpe.br. 3 Mestrando em Tecnologias Energéticas e Nucleares, Departamento de Energia Nuclear, UFPE, Recife PE, juliocesar_0407@yahoo.com.br ABSTRACT: Water is the main resource that limits plant productivity in semi-arid northeastern Brazil. Some studies use the term "water footprint, to denote the water consumption per unit of biomass produced in vegetable production systems. This study aimed to assess the water footprint of cultivated plant species (corn and bean, buffel grass and palm) associated or not with tree species (Gliricídia and Maniçoba) in Taperoá - PB. The rainfall data and crop yield were measured during the period 2007 to 2009 at station Agroecological Vila Maria Rita in Taperoá (7 º 12 '23 "S and 36 º 49' 25" W, 532 m). Data processing was performed at the Laboratory of Soil Fertility located in the Department of Nuclear Energy (DEN) at the Federal University of Pernambuco (UFPE). The climate in the study area is semiarid, with average annual temperature of 30 C and average rainfall of 600 mm, with annual totals in 2007, 2008 and 2009 were 533, 725 and 756, respectively. The soil in the area was classified as Fluvent. The footprint of water was calculated using the total yield of biomass crops and tree species from the observed rainfall during the growing period. The systems were divided into portions: a) without the presence of trees (SA) and b) the presence of trees (CA), with four replications for each system, outlined i n blocks. In each installment CA and SA, were established at random, three sub-plots where crops were established: 1) corn and beans, 2) buffel grass, and 3) palm. The footprint of water showed higher values, ie, higher water consumption per unit of biomass produced under systems SA. Among the species grown, the water footprint was greater for palm production system, followed by maize and beans and buffel, without the presence of trees. The largest water footprint is a result of the palm, and part of the soil in the study area is prone to flooding and because of the study period have occurred in years with above normal precipitation. CA systems, the biomass productivity of cultivated species was lower due to competition from tree species, but adding to the biomass of trees of cultivated species, the footprint of water systems in AC was on average 68% lower than in SA systems. These results demonstrate that the introduction of trees in agroecosystems can increase the efficiency of water use biomass to produce rain in the area of this study. PALAVRAS-CHAVE: produtividade, consumo de água e culturas agrícolas. 1. INTRODUÇÃO A água é um recurso natural muito importante para a vida na terra. Os seres vivos a utilizam para a produção de alimentos, ingerida como bebida, higiene pessoal e, também, é muito importante para manter um meio ambiente mais saudável. No mundo estima-se que cerca de 60% da água é utilizada pelo setor agrícola havendo uma forte competição entre os setores urbano (20%) e industrial (20%). A população mundial está aumentando cada vez

2 mais e, por volta de 2050, haverá um aumento de 50% na população mundial chegando a 9,2 bilhões de habitantes (United Nations, 2007). O aumento da população trará vários impactos para o planeta, principalmente no setor agrícola onde será necessária uma maior produção de alimentos para suprir a demanda. As culturas agrícolas necessitam, para o seu adequado crescimento e desenvolvimento, de certa quantidade de água, que é suprida principalmente pela precipitação pluvial (Carvalho, 2010). Da quantidade de água consumida pelas plantas pode ser derivado o que se tem denominado como pegada de água que é definida como a quantidade ou volume de água utilizada para a produção de bens e serviços. No caso de culturas agrícolas, ela representa a quantidade de água consumida para o crescimento das plantas para a produção de biomassa. Alguns fatores como o tipo de cultura, sistema de manejo utilizado e o clima influenciam na exigência hídrica das culturas (Hoekstra e Chapagain, 2007). A pegada de água torna-se importante justamente para verificar a quantidade de água que é consumida pelas plantas e com o objetivo de encontrar métodos para reduzir os gastos de água na agricultura. 2. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi realizado no Laboratório de Fertilidade dos Solos, situado no Departamento de Energia Nuclear (DEN) na Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Os dados de precipitação pluvial e de produtividade das culturas de milho e feijão, buffel e palma, no período de 2007 a 2009, foram medidos na estação Agroecológica Vila Maria Rita no município de Taperóa, semiárido paraibano, localizado a 7º de latitude Sul e 36º de longitude W Gr, com altitude média de 532 m. O clima é semiárido, com temperatura média anual de 30ºC e precipitação média de 600 mm. Os totais anuais de precipitação observados para o período de 2007 a 2009 foram 533, 725 e 756 mm, respectivamente. O solo da área experimental foi classificado como Neossolo Flúvico. A palma forrageira foi cortada no final do período chuvoso de 2008 preservando-se os cladódios mãe, primários e secundários. Após isso, realizou-se a pesagem dos cladódios com balança portátil (20 Kg) para quantificação de biomassa verde total. Em seguida, foi retirada uma subamostra, que foi posta, primeiro ao sol, para a retirada inicial da umidade, e depois em estufa de circulação forçada a 65ºC por 72 horas, para quantificação do teor de matéria-seca. Para a quantificação da biomassa do feijão e milho foi realizada a colheita aos 60 e 120 dias após o plantio (DAP), respectivamente. Em seguida, para o milho, separou-se a aérea das plantas em grãos e palhada (sabugo + pendão + palha), determinou -se o peso úmido das amostras, e retirou-se uma sub-amostra, a qual foi levada a estufa de circulação forçada a 65ºC por 72 horas, para quantificação do teor de matéria seca. A produtividade de grãos foi expressa com umidade de 12%. Para o feijão, separou-se a biomassa aérea em grãos e palha e, em seguida, realizaram-se os mesmos procedimentos adotados para as amostras de milho para determinação da matéria seca. Para quantificação da produção de biomassa pelo capim buffel foi utilizado um gabarito com área de 0,25m 2. Para as parcelas sob sistema agroflorestal (CA), o gabarito foi lançado 30 vezes, quantificou-se o peso da biomassa contida na área delimitada e retiraram-se sub-amostras, as quais foram colocadas em estufa a 65ºC por 72 horas para determinação do teor de matéria seca. Para as parcelas sob cultivo convencional (SA), foi realizado o mesmo procedimento, mas o gabarito foi lançado apenas 5 vezes em cada parcela, devido à menor dimensão das parcelas nesse tratamento. As culturas agrícolas foram plantadas utilizando-se dois tratamentos: a) sem a presença de árvores (SA) e b) com a presença de árvores. A pegada de água por unidade de massa (m 3 /ton) foi calculada dividindo a precipitação observada pela produtividade total de biomassa das culturas (Gerbens-Leens et. al., 2009). Os gráficos foram gerados no Software Origin.

3 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A análise da pegada de água (Figura 1) mostrou que cultivos realizados sem a presença de árvores produziram menos biomassa por unidade de água precipitada. A palma apresentou maior pegada de água no ano de 2008 (Figura 1c) com m 3 /ton quando cultivada sem a presença de árvores (SA). Com a presença de árvores (CA), a pegada de água do sistema foi de m 3 /ton. A palma é uma cultura que exige pouca quantidade de água para o seu crescimento, mas no presente estudo teve desempenho contrário ao esperado. Alguns fatores podem explicar essa aparente discrepância. Em primeiro lugar, está o fato do solo na área de estudo ser susceptível a encharcamento, o que conhecidamente prejudica o desenvolvimento da palma. Além disso, o período de estudo (2006 a 2009) teve precipitação acima da média, o que retira a vantagem competitiva da palma sobre outras espécies menos eficientes em condições de estresse hídrico. O sistema de produção de milho e do feijão (Figura 1a), em 2008, apresentou uma pegada de água de 1267 m 3 /ton (SA), enquanto no sistema de consórcio de milho e feijão com as espécies arbóreas a pegada foi de 362 m 3 /ton. Em 2009, as pegadas de água do milho e feijão nos sistemas SA e CA foram 437 e 244 m 3 /ton, respectivamente. A pegada de água da cultura do Buffel (Figura 1b), em 2008, foi 698 m 3 /ton nas parcelas SA e de apenas 522 m 3 /ton quando o capim foi consorciado com árvores. Para 2009, os valores da pegada de água foram 987 m 3 /ton e 390 m 3 /ton, para o cultivo de buffel nos sistemas SA e CA, respectivamente. Esses valores mostraram que a pegada de água dos sistemas de produção de buffel foi menor com a presença de árvores. Figura 1 Pegada de água para a cultura do Milho e Feijão (A), Buffel (B) e Palma (C) com sistemas de plantio sem árvore (SA) e com árvore (CA).

4 O plantio de árvores em áreas de cultivo agrícola resultou em maior produtividade de biomassa por unidade de água precipitada nas parcelas do presente estudo. Entretanto, a presença de árvores também reduziu a produtividade das culturas agrícolas consorciadas (Tabela 1). Essa redução é decorrente principalmente da competição das árvores com as culturas agrícolas pela absorção de água e nutrientes disponíveis no solo e pela radiação solar. A produtividade de biomassa do sistema de cultivo de milho e do feijão, em 2008, foi kg ha -1 (SA) e kg ha -1 (CA). Em 2009, os valores de produtividade foram kg ha -1 e kg ha -1, respectivamente. A produtividade da cultura do Buffel foi kg ha -1 (SA) e kg ha -1 (CA) para o ano de Em 2009, a produtividade foi kg ha -1 e kg ha -1, respectivamente. E a cultura da palma teve produtividade de kg ha -1 (SA) e kg ha -1 (CA) em A produtividade da palma não apresentou diferenças significativas com ou sem a presença de árvores. Mas, o consumo de água foi muito superior sem a presença de árvores. Portanto a presença de árvores em cultivos agrícolas ajuda a reduzir o gasto de água pelas culturas, mas dependendo da cultura reduz a produtividade. Sistema Cultivos 2008 Precipitação 2009 Precipitação Com Árvores Sem Árvores Milho + Feijão 4.644a b 507 Buffel 6.241b a 779 Palma 4.257a Milho + Feijão 5.195a a 507 Buffel a a 779 Palma 4.764a Precipitação total Tabela 1 Produtividade das culturas do milho e feijão, buffel e palma com a presença de árvores (CA) e sem a presença de árvores (SA) no plantio. 4. CONCLUSÕES Dentre as espécies cultivadas, a pegada de água foi maior para o sistema de produção de palma, seguido por milho e feijão e buffel, sem a presença de árvores. Independente da cultura agrícola, a pegada de água foi menor nos sistemas com a presença de árvores, portanto a introdução de árvores em agroecossistemas pode aumentar a eficiência do uso da água da chuva para produzir biomassa na área do presente estudo. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CARVALHO, A. L. Estação de Cultivo Baseada na Precipitação Pluvial Diária e na Ocorrência de Períodos Secos para a Região de Rio Largo, Alagoas. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Alagoas UFAL, Maceió AL, Brasil, p HOEKSTRA, A.Y., CHAPAGAIN, A.K. Water footprints of nations: water use by people as a function of their consumption pattern. Water Resources Management 21, p , 2007.

5 GERBENS-LEENES, P.W., HOEKSTRA, A.Y., VAN DER MEER, TH. The water footprint of energy from biomass: A quantitative assessment and consequences of an increasing share of bio-energy in energy supply, Ecological Economics, 68(4): , UNITED NATIONS, Department of Economic and Social Affairs, Population Division. World population prospects: the 2006 revision, Highlights. Working Paper No. ESA/P/WP