SIMULAÇÃO DA QUALIDADE DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO NA SUPERFÍCIE E SUBSUPERFICIE DO SOLO

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1 SIMULAÇÃO DA QUALIDADE DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO NA SUPERFÍCIE E SUBSUPERFICIE DO SOLO E. A. A. Barbosa 1 ; D. R. C. Feitos 2 ; I. Z. Gonçalves 2 ; N. F. Tuta 3 ; M. D. Ribeiro 3 ; E. E. Matsura 4 Resumo: O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade de aplicação de água na superfície e no interior do solo, utilizando a técnica da TDR em diferentes tempos após a irrigação por aspersão convencional, e em diferentes simulações de espaçamento de aspersores. O experimento foi realizado na Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas. O sistema de irrigação utilizado foi do tipo aspersão convencional, com aspersor de ½ e com bocal de 3,5 x 2,5 mm, uma malha de coletores utilizando um formato quadrado, sendo instalados 196 coletores com espaçamento de 2 m. O monitoramento da umidade do solo foi realizada pela técnica do TDR. A simulação das sobreposições foi desempenhada para nove espaçamento entre aspersores, com auxilio do programa CATCH-3D. Para avaliar a qualidade de irrigação utilizou a estimativa da eficiência de aplicação e de armazenamento, perdas por percolação e déficit de água. A analise da qualidade da irrigação em subsuperficie, mostrou-se viável e revelou que houve redistribuição de água no solo, alterando os valores de qualidade de água quando comparado aos resultados obtidos na superfície do solo. PALAVRAS CHAVES: TDR, Qualidade da irrigação, Espaçamento de aspersores. SIMULATION OF THE QUALITY OF IRRIGATION BY SPRINKLER IN THE SURFACE AND SUBSURFACE OF SOIL SUMMARY: The aim of this research was to evaluate the quality of water application on the surface and subsurface of soil, using the technique of TDR at different times after conventional sprinkler irrigation, and simulations of different spacing of sprinklers. The experiment was conducted at the Faculty of Agricultural Engineering of State University of Campinas. The irrigation system used was conventional sprinkler with sprinkler of ½ and nozzle 3.5 x 2.5 mm, was installed a network of collectors using a square format, with 196 collectors installed at spacing of 2 m. The monitoring of soil moisture was carried out by TRD technique. The simulation was performed for the overlapping arrangement between nine sprinklers, with the help of the program CATCH-3D. To assess the quality of irrigation, used the estimate the efficiency of application and storage, and percolation losses and water deficit. The analysis of the quality of

2 irrigation in subsurface, was viable and revealed that there was redistribution of water in the soil, changing the quality values of water as compared to the results obtained oh the group surface. Keys Word: TDR, quality of irrigation, spacing of sprinklers INTRODUÇÃO Na irrigação por aspersão é fundamental conhecer a forma e taxa de aplicação da água pelos aspersores, pois permite ao irrigante determinar o arranjo entre os aspersores que proporcionará melhor uso da água na irrigação, elevando a eficiência da irrigação (ASCOUGH & KIKER, 2). A eficiência de irrigação é indicativa de como a água requerida é utilizada, sendo subdividida em eficiência de aplicação (Ea), eficiência de armazenamento (Es) e perda por percolação abaixo da zona radicular (Pp). A distribuição da água aplicada pela aspersão convencional pode ser descrita utilizando o modelo linear proposto por Karmeli (1978), como principal vantagem, o uso de modelos matemáticos possibilita a simulação do desempenho de um sistema avaliado com outro manejo de irrigação (FIETZ, et al. 1999). O uso das simulações possibilita uma tomada de decisão mais confiável por parte do irrigante, sobre o espaçamento entre aspersores que possibilitará melhor uso do sistema de irrigação e da água. As simulações em sistema de irrigação por aspersão é realizada basicamente por dados coletados na superfície do solo, por meio de coletores, não considerando os possíveis efeitos da redistribuição da água no solo. A avaliação temporal da qualidade da aplicação de água pode fornecer informações para um melhor dimensionamento do sistema de irrigação, garantindo um fornecimento de água adequando às culturas, utilizando com maior precisão o sistema de irrigação. Conforme o exposto está pesquisa tem como objetivo avaliar a qualidade de aplicação de água na superfície e no interior do solo, utilizando a técnica da TDR em diferentes tempos após a irrigação por aspersão convencional, e em diferentes simulações de arranjos de aspersores. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, FEAGRI/UNICAMP, localizado na Latitude S e Longitude 47 5 W a uma altitude de 6 m. O solo da área é classificado como sendo Latossolo Vermelho Distroférrico (EMBRAPA, 9). O sistema de irrigação utilizado foi do tipo aspersão convencional, com aspersor de ½ e com bocal de 3,5 x 2,5 mm, operando a 3 KPa, sendo instalado no centro da malha de coletores a uma altura de,6 m. No tubo de subida foram instalados um registro de gaveta, um regulador de pressão e um manômetro para controle da pressão de entrada no aspersor. Uma malha de coletores utilizando um formato quadrado (26 x 26 m), sendo instalados 196 coletores com espaçamento de 2 m. Os coletores foram instalados a uma altura de, m em relação à superfície do solo. O diâmetro dos coletores utilizados foi de,8 m. Para monitorar a umidade do solo foi utilizada a técnica do TDR (Refletometria no Domínio do Tempo) (TOPP et al., 19). Foi utilizado o equipamento modelo TDR portátil e coletor de dados (CR Datalogger) que faz a leitura do sinal eletromagnético automaticamente. As sondas TDR utilizadas no experimento constitui-se por 3 hastes de aço inoxidável com

3 comprimento útil de,15m cada. Devido ao tempo de coleta dos dados pela sonda TDR, a amostragem da umidade foi realizada em 64 pontos uniformemente. Atingido o tempo total de aplicação da água, procedeu-se a leitura dos coletores instalados na área com proveta graduada em ml. Logo em seguida (h), 3h, 6h, 12h, 24h e 36h após a irrigação, foram realizadas as leituras de umidade do solo com o auxílio do TDR. Utilizando a técnica da krigagem pela geoestatística, foram estimados os valores de umidade nos pontos não coletados pelo TDR, estimando a umidade do solo na área de atuação de um coletor. A partir da diferença dos valores de umidade antes da irrigação com os valores após a irrigação (h, 3h, 6h, 12h, 24h e 36h), foi obtida a lâmina infiltrada em cada ponto para os diferentes tempos. A simulação das sobreposições foi realizada para os espaçamentos entre aspersores de 6x6, 6x12, 12x12, 12x18, 18x18, 18x24, 24x24, 24x3 e 3x3, com auxilio do programa CATCH- 3D. Para a estimativa da eficiência de aplicação (Ea) e de armazenamento (Es), perdas por percolação (Pp) e déficit de água, foi utilizado o modelo matemático linear descrito por Karmeli et al. (1978). RESULTADOS E DISCUSSÃO Na tabela 1 estão apresentados os valores das eficiências de aplicação (Ea) e armazenamento (Es), perdas por percolação (Pp) e déficit de água, da lâmina precipitada para as diferentes simulações de espaçamento entre aspersores. Às eficiências de aplicação e armazenamento, apresentaram tendências opostas, ocorrendo devido a redução das sobreposições das lâminas de irrigação, e consequentemente da relação existente entre Ea com Pp, e Es com o déficit de água. Segundo Zocoler et al. (1) a Ea traduz a quantidade de água incorporada ao solo até a profundidade efetiva do sistema radicular de uma cultura qualquer em relação a quantidade de água total aplicada pelo sistema de irrigação, refletindo assim as Pp e evaporação, enquanto que a Es mostra a relação entre o volume de água armazenado e o volume requerido para uma determinada camada de solo, sendo a diferença destes volumes o indicativo de déficit, podendo-se fazer inferências também do quanto foi o reabastecimento desta mesma camada após uma irrigação. Os espaçamentos que apresentaram melhor desempenho, por meio dos dados coletados na superfície foi o 12x12 e 12x18 m, o qual obteve bons valores de Ea e Es, quando comparado as demais simulação entre aspersores. As simulações na superfície do solo revelaram-se viáveis para o uso em tomada de decisão por parte do irrigante, a qual projeta uma melhor adequação dos aspersores no campo. As maiores eficiencia de aplicação, com os dados coletados na subsuperficie do solo, foram observadas nas maiores combinações de espaçamento entre aspersores (Figura 1A). Tal comportamento se deve a redução nas sobreposições de lâmina de água, com toda água aplicada sendo armazenada no solo, e não havendo Pp. A eficiência ao longo do tempo para os menores espaçamentos reduziu nas primeiras 3h, ocasionada pela acelerada taxa de percolação e ao alto níveil de umidade no solo. Após esse período, ocorreu a elevação da Ea devido a redução nas Pp e evaporação, refletindo num constante dessecamento do solo, gerando valores de umidade do solo mais próximos entre as simulações. A eficiência de armazenamento esteve próxima ao valor máximo (%) até o tempo de 6, 12 e 24h após a irrigação, para os espaçamento entre aspersores de 12x12, 6x12, 6x6m

4 respectivamente (Figura 4B), indicando que nestes espaçamentos até o tempo descrito, o volume de água armazenado foi igual ao volume requerido na camada de solo estudada. Para os demais espaçamentos, durante o intervalo de tempo - 3h, houve incremento da Es ocasionado pela redistribuição de água no solo, como citado por Rezende et al. (1998). O comportamento das Pp para os diferentes espaçamentos em função do tempo (Figura 1C), indica maiores valores de perdas para os aspersores simulados nos maiores espaçamento, tal comportamento está associado aos teores de umidade mais elevados, ocasionados pelas sobreposições das laminas de água. Durante as primeiras 3h após a irrigação verifica-se, assim como na Es, um incremento na Pp, que ocorreu devido a saturação da camada avaliada e movimento da água para as camadas mais profundas. Após 3 horas da irrigação houve diminuição das Pp, tendendo a zero, devido a redução na umidade do solo e secamento da água presente nos macroporos, permanecendo apenas a água retida nos microporos. O déficit de água é mais elevado nos maiores espaçamento entre aspersores, devido ao não molhamento de alguns pontos da área, gerando altos valores de déficit hídrico com aumento do espaçamento (Figura 4D), o aumento do tempo após a irrigação gera elevação do déficit de água devidos as perdas por percolação, evaporação e consequente diminuição no armazenamento de água no solo. No tempo 3h após a irrigação, o valor de déficit foi menor que o inicial para os espaçamento entre aspesores mais elevados, indicando o efeito da redistribuição de água no solo. Os resultados de qualidade da irrigação na superficie do solo e subsuperficie apresentaram algumas divergências. Os resultados após a redistribuição da água no solo (3 horas após a irrigação), no espaçamento entre aspersores de 18x18m apresentou valores de Ea, Es, Pp e déficit de água de, 83, 18 e % respectivamente, já nos dados coletados na superficie do solo, no mesmo espaçamento descrito acima, os valores de Ea foi similar ao obtido no tempo de 3h, já a Es, Pp e déficit de água na superficie foi de 7; e 41% respectivamente. Desta forma, constata-se que a redistribuição manteve a Ea alta e proporcionou incremento na Es e redução no déficit de água, porém com aumento na Pp, fato não verificado na análise da superficie do solo. CONCLUSÃO A avaliação da qualidade da irrigação em subsuperfície por meio da estimativa da eficiência de aplicação (Ea) e de armazenamento (Es), perdas por percolação (Pp) e déficit de água, utilizando o modelo matemático linear, mostrou-se viável. A análise da qualidade da irrigação em subsuperficie revelou que houve redistribuição de água no solo, alterando os valores de qualidade de água quando comparado aos resultados obtidos na superfície do solo. REFERÊNCIAS ASCOUGH, G.W.; KIKER, G.A. The effect of irrigation uniformity on irrigation water requirement. Water SA, v.28, n.2, p , 2. EMBRAPA. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília, DF p. KARMELI, D. Estimating sprinkler distribution patterns using linear regression. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v. 21, n. 4, p , 1978.

5 Pp (%) Déficit de água (%) Ea (%) Es (%) E. A. A. Barbosa et al. REZENDE, R; FRIZZONE, J.A.; GONÇALVES, A.C.A.; FREITAS, P.S.L. Influência do espaçamento entre aspersores na uniformidade de distribuição de água acima e abaixo da superfície do solo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.2, n.3, p , TOPP, G.C.; DAVIS, J.L. Measurement of soil water content using time-domain Reflectrometry (TDR): a field evaluation. Soil Science Society of American, v.49, n.1, p , ZOCOLER, J.L.; FRIZZONE, J.A.; VANZELA, L.S. Eficiência e adequabilidade da irrigação de um equipamento do tipo pivô central. Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola, Anais...Foz do Iguaçu-PR, 1. Tabela 1 - Eficiências de aplicação (Ea) e armazenamento (Es), perdas por percolação (Pp) e déficit de água (D), da lâmina precipitada em diferentes espaçamentos entre aspersores. Espaçamento (m) Ea (%) Es (%) Pp (%) D (%) 6x6 19,6, 81,7, 6x12 39,2, 61,7, 12x12 78,5 99,9 22,1, 12x18, 84,5 4,6 18,3 18x18, 7,5, 41,7 18x24, 63,7, 57, 24x24, 59,9, 66,9 24x3, 58,, 72,4 3x3, 56,5, 77, (A) (B) (C) (D) Tempo após a irrigação (horas) Tempo após a irrigação (horas) 6x6 6x12 12x12 12x18 18x18 18x24 24x24 24x3 3x3 Figura 1 - Comportamento das eficiências de aplicação (A) e armazenamento (B), perdas por percolação (C) e déficit de água (D) para os diferentes espaçamentos em função do tempo após a irrigação.