APLICAÇÃO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA DE BAIXO CUSTO RECOMENDADOS A PEQUENOS AGRICULTORES DA REGIÃO SEMIÁRIDA

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1 1 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA NEAD MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO MEC/SECADI APLICAÇÃO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA DE BAIXO CUSTO RECOMENDADOS A PEQUENOS AGRICULTORES DA REGIÃO SEMIÁRIDA Projeto de Intervenção submetido ao Núcleo de Educação à Distância da Universidade Federal Rural do Semiárido. Aluno: Italo Wigliff Leite Pachico Orientador: Tutora: Maria Luiza de Andrade Mendonça Mossoró/RN 2015

2 2 RESUMO Com o crescimento da irrigação, surge a necessidade de sistemas mais eficientes quanto ao uso de água. Sistemas de irrigação de baixo custo possibilitam uma maior eficiência proporcionando produções a preços relativamente menores. Em uma área de agricultura familiar serão instalados sistemas de irrigação localizada de baixo custo, podendo estes serem de 50, 100, 250 e 500 m². Serão avaliadas diferentes configurações dos sistemas com o objetivo de se observar os resultados inerentes às características do solo, aos materiais utilizados na construção dos sistemas, às características hidráulicas, à distribuição e à eficiência do uso de água e à utilização de práticas culturais, bem como suas correlações com os resultados obtidos. Outra forma de avaliação será a análise dos custos requeridos para os diferentes arranjos dos sistemas. Com esse pensamento, objetivamos avaliar diferentes sistemas de irrigação localizada de baixo custo que atendam especificações teóricas e, acima de tudo, que sejam acessíveis a agricultores, tendo como princípio a segurança alimentar, a melhoria da qualidade de vida e o desenvolvimento sustentável. Palavras-chave: Agricultura irrigada, tecnologias alternativas, desenvolvimento sustentável, segurança alimentar, análise de custo.

3 3 INTRODUÇÃO O uso da irrigação no Brasil está a cada dia crescendo. A participação da agricultura no desenvolvimento do país é concreta, necessitando para isso da aplicação de tecnologias que permitam ao meio agrícola obter resultados mais eficientes. Dessa forma, a irrigação possibilitou uma espécie de explosão produtiva, seja em regiões que mantém um período chuvoso definido e regular, ou mesmo, e principalmente, em regiões que a dependência das precipitações pluviométricas é determinante ao se almejar uma determinada produção. Contudo, tal crescimento pode ter como consequências a desigualdade e, de certa forma, a exclusão de setores agrícolas menos favorecidos. Setores esses que necessitam de atenção especial. Ou seja, tecnologias que também sejam eficientes, e acima de tudo acessíveis a agricultores que tem como principal objetivo a sua subsistência. A aplicabilidade da tecnologia nessas condições pode ser considerada como um potencial para o desenvolvimento de comunidades rurais; no entanto, trata-se de um processo difícil (desenvolvimento e aplicação da tecnologia) devido à cultura do agricultor. De acordo com o Censo Agropecuário 2006 (IBGE, 2009), na última década houve um aumento de 39% nos estabelecimentos que declararam utilizar a irrigação, e de 42% na área total irrigada no Brasil. A área irrigada compreende 4,45 milhões de hectares, sendo utilizados 7,3% com métodos de irrigação localizada. Este crescimento é visto com bons olhos à medida que se considere o manejo adequado do uso da água de irrigação, pois a sua utilização de forma equivocada pode proporcionar danos tanto de ordem ambiental, quanto de ordem financeira. Entretanto, pode-se observar que para uma produtividade desejada, o fator água é fundamental e imprescindível. A água atua nos processos fisiológicos das plantas resultando em aumentos de produção, ou mesmo na garantia desta. Assim, a utilização de sistemas de irrigação deve conferir quantidade de água adequada ao desenvolvimento das plantas, de modo que suas produções não tenham apenas o caráter econômico, mas, também seja fonte de alimento e qualidade de vida. Pensando nesse sentido, como forma de dimensionar e disponibilizar sistemas que sejam tecnicamente adequados e acessíveis a agricultores com recursos limitados, ou mesmo na sustentabilidade de áreas irrigadas propõem-se a trabalhar sistemas de irrigação localizada de baixo custo. Sistemas esses que proporcionariam o sustento de uma família ou conjunto de famílias, principalmente em regiões afetadas por escassez de recursos financeiros, naturais e

4 4 sociais, entre outros, tendo como base fundamental a sustentabilidade e promoção do desenvolvimento local.

5 5 OBJETIVOS Geral: Avaliar diferentes sistemas de irrigação localizada de baixo custo que atendam especificações teóricas e, acima de tudo, que sejam acessíveis a agricultores, tendo como princípio a segurança alimentar, a melhoria da qualidade de vida e o desenvolvimento sustentável. Específicos: - Avaliar as características de sistemas de irrigação localizada de baixo custo; - Avaliar a influência de diferentes características do solo na disponibilidade de água às plantas; - Estimar os custos aplicados na configuração dos diferentes sistemas de irrigação localizada de baixo custo estudados, comparando-os com sistemas convencionais e outros sistemas alternativos; - Recomendar sistemas de irrigação localizada de baixo custo, que melhor se adaptem às condições locais de pequenos agricultores da região.

6 6 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA IRRIGAÇÃO NO BRASIL O Brasil apresenta uma situação confortável, em termos globais, quanto aos recursos hídricos. A disponibilidade per capita, determinada a partir de valores totalizados para o país, indica uma situação satisfatória, quando comparada aos valores dos demais países, segundo dados da Organização das Nações Unidas (ONU), estes valores superam m³ ano -1 per capita (ANA, 2011; PORTO et al., 2011). Entretanto, apesar desse aparente conforto, existe uma distribuição espacial desigual dos recursos hídricos no território brasileiro. Cerca de 80% dos recursos hídricos brasileiros estão concentrados na região hidrográfica amazônica (ANA, 2011). A irregularidade na distribuição sequencial das chuvas tem sido um dos fatores limitantes ao desenvolvimento e à estabilização na produção agrícola no semiárido brasileiro. Além da má distribuição sequencial, o período chuvoso é curto com intervalo entre chuvas, longo, e estas de alta intensidade, o que não só provoca erosão como, também, concorre para que grandes volumes de água não fiquem armazenados no perfil do solo e sejam perdidos, tornando a exploração agrícola uma atividade de risco (PORTO et al., 2011). Grande volume da água de irrigação é perdido na captação, armazenamento, distribuição e aplicação, provocando um grande desperdício no uso da água na agricultura (MIN, 2007). Os principais métodos de irrigação utilizados no Brasil são: superfície (inundação e sulcos), aspersão (convencional, canhão, carretel e pivô central) e localizada (gotejamento, microaspersão). O método considerado ideal é aquele que melhor se adequar a condições locais de topografia, clima, tipo de solo e de cultivo, disponibilidade e qualidade de água, mão-de-obra e energia (PIRES et al., 2008). IRRIGAÇÃO LOCALIZADA Segundo SIJALI (2001), a irrigação por gotejamento é capaz de entregar água para as raízes de plantas individuais tão frequentemente quanto seja desejado. A aplicação de água ao solo, na irrigação por gotejamento, é sob forma de ponto fonte, ficando a superfície do solo com uma área molhada com forma circular e o seu volume

7 7 molhado com forma de um bulbo. Quando os pontos de gotejamento são próximos uns dos outros, forma-se uma faixa molhada contínua (BERNARDO, et al., 2006). A irrigação por gotejamento permite a distribuição uniforme de água no solo a intervalos de tempo regulares, evitando efeitos adversos de sub (estresse) ou super irrigação (lixiviação e encharcamento) em certas partes da área (WOLTERING et al., 2011). IRRIGAÇÃO LOCALIZADA DE BAIXO CUSTO De acordo com PHOCAIDES (2007), a irrigação por gotejamento é o método mais eficiente de uso de água para produção de culturas. Milhões de pequenos fazendeiros em países do terceiro mundo ainda não podem adotar essa técnica, devido ao alto custo inicial de instalação do sistema e ao nível de manejo relativamente sofisticado. Modificações estão constantemente sendo feitas para simplificar sistemas de irrigação por gotejamento e fazendo-os mais disponíveis. Estes sistemas tentam simplificar o seu design, enquanto mantem alta frequência, alta eficiência e baixo volume de irrigação, vantagens básicas da irrigação por gotejamento. Algumas dessas modificações são a improvisação de emissores gotejadores e os sistemas de baixa pressão hidráulica (SIJALI, 2001). O desenvolvimento de emissores de baixa pressão e filtração simples tem reduzido muito o investimento inicial necessário, fazendo com que sistemas de irrigação por gotejamento de pequena escala sejam disponíveis para fazendeiros de pequenas propriedades (SIJALI, 2001). Esses sistemas têm sido conhecidos por aperfeiçoar rendimentos por unidade de volume de água e solo (DAKA, 2006). O desafio é encontrar o equilíbrio certo entre disponibilidade e simplicidade de um lado e qualidade e longevidade do equipamento de outro lado (WOLTERING et al., 2011). Um kit padrão inclui uma torneira, um filtro e laterais gotejadoras que irrigam uma área de 10 a 2000 m² (POLAK et al., 1997), pela ação da gravidade em função da elevação de baldes, barris ou reservatórios (WOLTERING, 2011). Os tipos de sistemas de irrigação por gotejamento de baixo custo ou baixa pressão procuram disponibilizar água para as plantas em função de custos relativamente menores, assim como o trabalho a ser envolvido. Em termos de princípios técnicos, os sistemas não apresentam grandes diferenças entre si. O que podemos observar são variações, na capacidade de armazenamento de água dos

8 8 sistemas. Sendo estes divididos basicamente em dois grupos principais, sejam eles, os sistemas de irrigação por gotejamento tipo balde e tipo tambor. Contudo, podemos observar outras pequenas variações na literatura como o uso de sacos impermeáveis ou outros materiais de acordo com as condições financeiras. Considerando os dois grandes grupos (sistema de balde e tambor) ainda podemos observar especificidades quanto ao tipo de material usado, área de cobertura, componentes e formas de distribuição de água. DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NO SOLO A dinâmica da água no solo é um processo que controla o movimento dos elementos químicos que intervêm nos processos de formação e evolução dos solos, na disponibilidade de nutrientes para as plantas e na satisfação da demanda hídrica (MACIEL NETTO et al., 2000). Esse movimento é diretamente dependente das características físico-hídricas do solo e pode ser descrito pela taxa de infiltração e pela condutividade hidráulica (PINHEIRO et al., 2009). Segundo CARVALHO (2002), a taxa de infiltração e a retenção de água pelo solo são importantes, pois auxiliam na definição de políticas de proteção e de conservação do solo e da água, no planejamento de sistemas de irrigação e drenagem, bem como na composição de uma imagem mais real da retenção, movimento, redistribuição e conservação da água no solo. A água aplicada por gotejamento sobre a superfície do solo infiltra-se e se redistribui vertical e transversalmente resultando um volume molhado em forma de bulbo ao redor da planta (KELLER & BLIESNER, 1990; RODRIGO LÓPEZ et al., 1992; PEREIRA, 2004). O bulbo molhado formado no solo é afetado pela umidade inicial do solo, pela vazão do emissor, pela frequência e duração da irrigação, pelo movimento capilar da água e pela capacidade de retenção de água pelo solo. O emissor cria padrões de molhamento no solo que determinam o tamanho e forma da zona radicular da cultura (EVANS et al., 2007). Informações da geometria do bulbo molhado são importantes para o dimensionamento e manejo da irrigação localizada, principalmente para estimar o volume de solo molhado, a vazão do emissor e o tempo de aplicação de água. O movimento de água no solo é utilizado como índice para o dimensionamento e o manejo da água de irrigação, devido seu conhecimento ser essencial para determinação do espaçamento entre emissores (MAIA et al., 2010). As dimensões do bulbo molhado podem ser determinadas ou estimadas de várias formas, usando métodos analíticos, numéricos, empíricos ou fazendo ensaios de campo (LEVIEN et al., 2010).

9 9 ANÁLISE DE CUSTOS O processo de irrigação é uma das grandes preocupações dos agricultores em geral, sendo que o cultivo depende efetivamente do abastecimento de água para gerar frutos. A definição com relação à implementação de métodos de irrigação com custos reduzidos irá variar de acordo com as necessidades e condições tanto do cultivo como do solo, onde caberá ao agricultor estabelecer qual critério poderá utilizar, satisfazendo os seus interesses de acordo com as condições estabelecidas por fatores internos e externos (AMORIM et al., 2007).

10 10 METODOLOGIA O projeto consistirá da montagem e avaliações de sistemas de irrigação localizada de baixo custo (50, 100, 250 e 500 m²), usando gotejamento. Esses kits serão avaliados em áreas onde sejam desenvolvidos os princípios da agricultura familiar agroecológica, em função das caraterísticas do solo, disponibilidade hídrica, dos arranjos empregados, assim como de práticas culturais empregadas. O preparo da área será de forma a manter as características predominantes do solo. A construção dos canteiros dependerá do tipo de solo a ser utilizado, com a realização de elevações em torno de 20 a 30 centímetros, com dimensões de um metro de largura por comprimento a se definir de acordo com o arranjo do sistema de irrigação. A adubação da área será baseada na aplicação de esterco animal curtido na fundação e, do uso da compostagem e biofertilizantes em adubação de produção. As quantidades a serem aplicadas serão baseadas nas atividades já desenvolvidas e sua duração. A disponibilidade de água para as plantas será avaliada em função da aplicação em diferentes características de solo, observando a distribuição, o movimento e redistribuição da água com auxílio das curvas de retenção de água no solo, a fim de que se obtenha uma indicação de melhor eficiência quanto ao seu uso, ou seja, de acordo com as características de cada solo pode-se esperar um mapeamento da água do solo para suprir as necessidades de cultivo. Com esse mapeamento das características do solo podemos indicar qual melhor tipo de solo em função da menor quantidade total de trabalho requerido para abastecer e reabastecer os reservatórios, assim como a taxa de infiltração e a retenção de água no solo, e o seu movimento, possibilitando entender a quantidade de água a ser fornecida à planta e o seu real consumo, proporcionando produtividades satisfatórias. Para uma verificação da melhor forma de se obter a quantidade de água adequada, serão utilizados dados conhecidos da área ou de estação climatológica próxima a área experimental. Dessa forma, realizaremos ensaios de campo onde serão abertas trincheiras tendo como ponto base o centro do bulbo molhado na superfície, medindo suas dimensões ao longo do perfil do solo. Serão testados diferentes tipos de emissores como microtubos, xique-xique e outros alternativos, em função da característica hidráulica do sistema e da cultura a ser cultivada, visando uma boa uniformidade de distribuição, proporcionando vazões entre 0,5 e 1,0 L h -1.

11 11 Para determinação dos custos serão avaliados investimento inicial requerido, vida útil e depreciação dos equipamentos, custo de energia (quando se fizer necessário), custos com manutenção e reposição de peças do sistema, requerimento de mão-de-obra e custo com a mesma. A vida útil e a depreciação dos componentes serão avaliadas em função de recomendações dos fabricantes; os custos com energia serão contabilizados com relação à quantidade consumida em ocasiões onde o abastecimento dos reservatórios for por meio de bombas elétricas; a mão-de-obra será avaliada em função da quantidade requerida e o preço de mercado para remuneração do trabalho. A manutenção e a reposição de componentes serão determinados em função de uma taxa do investimento total inicial.

12 12 LITERATURA CITADA AMORIM, F.A.M.; AMORIM, J.N.; BRITTO, W.S.F. Custos de irrigação em cana-deaçúcar: um estudo realizado com os diversos sistemas de irrigação em Juazeiro-BA. Anais... XIV Congresso Brasileiro de Custos, João Pessoa - PB, Brasil, 14p., ANA - Agência Nacional de Águas (Brasil). Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil: Informe Ed. Especial. Brasília, DF. 215p., BERNARDO, S.; SOARES, A.A.; MANTOVANI, E.C. Manual de irrigação. 8 ed. Viçosa: Ed. UFV, 625p., CARVALHO, L.A. A condutividade hidráulica do solo no campo: as simplificações do método do perfil instantâneo. 86f. Dissertação (Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas), Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Piracicaba, DAKA, A.E. Experiences with micro agricultural water management technologies: Zambia. International Water Management Institute (IWMI): Southern Africa Sub-Regional Office. Pretória, África do Sul, 40p., EVANS, R.G.; WU, I.; SMAJSTRALA, A.G. Microirrigation systems. In: HOFFMAN, G.J.; EVANS, R.G.; JENSEN, M.E.; MARTIN, D.L.; ELLIOTT, R.L. Design and operation of farm irrigation systems. 2 ed. ASABE, St. Joseph, p , IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Censo Agropecuário 2006: Brasil, grandes regiões e unidades da federação. IBGE, Rio de Janeiro, 777p., KELLER, J.; BLIESNER, R.D. Sprinkle and trickle irrigation. Van Nostrand, New York, 652p., LEVIEN, S.L.A.; SILVA, C.A.; MAIA, C.E.; MEDEIROS, J.F. Estimativa de largura e profundidade de bulbo molhado em solos de textura média sob irrigação por gotejamento superficial. Enciclopédia Biosfera, Centro Científico Conhecer - Goiânia, v.6, n.11; 10p., MACIEL NETTO, A.; ANTONINO, A.C.D.; AUDRY, P.; CARNEIRO, C.J.G.; DALLÓLIO, A. Condutividade hidráulica não saturada de um podzólico amarelo da zona da mata norte de Pernambuco. Pesquisa Agropecuária Brasileira, BRASÍLIA, v.35, n 6, p , MAIA, C.E.; LEVIEN, S.L.A.; MEDEIROS, J.F.; DANTAS NETO, J. Dimensões de bulbo molhado na irrigação por gotejamento superficial. Revista Ciência Agronômica, v. 41, n. 1, p , MIN - Ministério da Integração Nacional. Irrigação panorama e perspectivas. Relatório Final. MIN/IICA. Brasília, DF: 76p., PHOCAIDES, A. Handbook on pressurized irrigation techniques. 2 ed. FAO: Roma, 282p., 2007.

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14 14 CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO Atividades ANO I Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun 01 Revisão bibliográfica X 02 Escolha e seleção da área X 03 Amostragem de solo e água X 04 Preparação da área X 05 Instalação dos kits X 06 Coleta e análise de resultados X 07 Redação da dissertação X Data prevista para início do Projeto: Julho de Data prevista de duração do Projeto: 2 meses Local de implantação do Projeto: Caraúbas-RN.

15 15 HOMOLOGAÇÃO Orientador Coordenador Co-orientador Mossoró/RN Data: / /