SIMULAÇÃO DA NECESSIDADE DE IRRIGAÇÃO PARA A CULTURA DO FEIJÃO UTILIZANDO O MODELO CROPWAT-FAO

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1 SIMULAÇÃO DA NECESSIDADE DE IRRIGAÇÃO PARA A CULTURA DO FEIJÃO UTILIZANDO O MODELO CROPWAT-FAO Z. B. de Oliveira 1 ; R. Carlesso 2 ; M. P. Petry 3 ; A. E. Knies 4 ; T. François 3 ; M. G. G. Piñango 3 RESUMO: O presente teve como objetivo simular usando o modelo CROPWAT-FAO a necessidade de irrigação do feijoeiro e comparar com resultados experimentais. O experimento com o feijoeiro irrigado foi conduzido no ano agrícola de 2010/11, na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Para a simulação da necessidade de irrigação foi utilizado o modelo CROPWAT-FAO versão 8.0, com dados de clima, solo e cultivo. Os valores da evapotranspiração da cultura medidos apresentaram um valor acumulado para o ciclo do feijoeiro de 268,55 mm, enquanto que os utilizados no manejo da irrigação apresentaram um valor acumulado de 377,4 e os valores simulados pelo modelo de 400,2 mm. Para suprir o requerimento hídrico do feijoeiro foram aplicados via irrigação 372,0 mm e simulados para as condições experimentais 405,5 mm. PALAVRAS-CHAVE: manejo da irrigação, modelos, evapotranspiração. SIMULATION OF THE NEED FOR IRRIGATION FOR THE CULTURE OF BEAN USING THE CROPWAT-FAO MODEL SUMMARY: This aimed to simulate with the CROPWAT-FAO model the need for irrigation during the development cycle of bean and compare with experimental results. The experimental work with the irrigated bean crop was conducted in 2010/11 agricultural year at the Federal University of Santa Maria (UFSM). To simulate the need for irrigation was used CROPWAT- FAO model version 8.0, with data on climate, soil and cultivation. The values of crop evapotranspiration measured had an accumulated value for the cycle of bean 268,55 mm, while those used in irrigation management had an accumulated value of 377,4 and the valuessimulated by the model of mm. To meet the requirement of water bean was applied through irrigation of 372,0 mm and simulated for experimental conditions of 405,5 mm. KEYWORDS: irrigation management, models, evapotranspiration 1 Eng. Agrícola, Doutoranda do Programa de Pós Graduação em Engenharia agrícola da Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria RS, CEP , Fone: (55) zanandraboff@gmail.com. 2 Eng. Agrônomo, Ph.D., Professor Titular do Depto. de Engenharia Rural, UFSM, Santa Maria RS. 3 Estudante do Programa de Pós Graduação em Engenharia agrícola da UFSM, Santa Maria RS.

2 INTRODUÇÃO O manejo de irrigação é um conjunto de técnicas que buscam determinar o momento correto da aplicação da lâmina de irrigação requerida pelas culturas. De acordo com Carlesso (2010), o requerimento hídrico das plantas varia entre espécies, dependendo de características genéticas e adaptação às diferentes condições de cultivo. Um adequado manejo de irrigação é aquele que determina quando e quanto irrigar, baseado na necessidade de água das culturas, nas características de solo e condições meteorológicas do ambiente de cultivo, visando otimizar a qualidade e quantidade da produção obtida. Para Godinho et. al, (2007), a correta programação e condução da irrigação requerem a disponibilidade de ferramentas e de cálculo exatos fáceis e rápidos de serem utilizados. O modelo CROPWAT é um sistema de suporte a decisão, desenvolvido pela Land and Water Development/FAO, para cálculo da evapotranspiração de referência (ETo), das necessidades de água dos cultivos e das necessidades de irrigação, com a finalidade de planejamento e monitoramento da irrigação e de suprimento de água para as áreas a serem irrigadas. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo simular usando o modelo CROPWAT-FAO a necessidade de irrigação do feijoeiro e comparar com resultados experimentais. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho experimental foi realizado no ano agrícola de 2010/11, em área experimental do Departamento de Engenharia Rural da UFSM, localizada na Latitude de S, Longitude de O e altitude de 95 m. O clima do local é do tipo Cfa, segundo a classificação de Köppen (MORENO, 1961). O solo está classificado como ARGISSOLO VERMELHO distrófico arênico (EMBRAPA, 1999). O experimento foi conduzido no interior de uma cobertura móvel (Rainout Shelter) que somente era fechada quando da ocorrência de chuvas, possibilitando assim o controle das entradas de água no sistema. A cultura do feijão foi implantada no sistema de plantio direto com 1 Mg ha -1 de resíduos culturais de milho na superfície do solo. A semeadura realizada manualmente no dia 25 de setembro de 2010, utilizou-se a cultivar IPR Tiziu, com uma população média de plantas hectare -1. A irrigação foi realizada por um sistema de micro aspersão e a necessidade de irrigação foi determinada com base na evapotranspiração da cultura (ETc) do feijão, o turno de rega foi de quatro dias. A ETo foi estimada pelo método de Penman-Monteith e os valores dos coeficientes de cultura (Kc) utilizados foram os propostos Allen et al. (1998). Os dados meteorológicos diários foram obtidos uma estação meteorológica automática situada a cerca de 100 m do local do experimento. A determinação do conteúdo de água no solo foi realizada utilizando um conjunto FDR (Reflectometria no Domínio de Freqüência, Campbell Scientific), composto por um datalogger, multiplexadores e sensores. Três sensores FDR foram instalados por parcela, nas camadas de 0 a 10, 10 a 25 e 25 a 55 cm de profundidade. Leituras de umidade volumétrica do solo foram realizadas de 15 em 15 minutos. As perdas diárias de água do solo foram assumidas com sendo

3 a ETc do feijão. Estas perdas foram estimadas pela diferença de lâmina de água armazenada entre duas determinações consecutivas (mm). A simulação da necessidade de irrigação foi realizada utilizado o modelo CROPWAT-FAO versão 8.0. Para isso, foram utilizados os seguintes dados de entrada no modelo, baseados nas condições em que o experimento foi conduzido: Dados meteorológicos: temperatura do ar, máxima mínima ( C), umidade relativa do ar (%),velocidade do vento (m s -1 ) e insolação (horas), do período compreendido de 25 de outubro a 30 de dezembro de No modelo, o cálculo da ETo é efetuado pelo método de Penman-Monteith. Dados do cultivo: propostos por Allen at al. (1998); duração dos diferentes estádios fenológicos, em dias: inicial: 25, desenvolvimento:25, médio: 25 e final:22; comprimento mínimo do sistema radicular: 10 cm; comprimento máximo do sistema radicular: 60 cm; altura máxima da cultura: 70 cm; fração de esgotamento de água no solo: 50%. Dados de solo: umidade entre a capacidade de campo (CC) e o ponto de murcha permanente (PMP): 223 mm/m, sendo considerado 0,342 cm 3 cm -3 com o conteúdo de água no solo na CC e 0,119 cm 3 cm -3 como o conteúdo de água no solo no PMP; esgotamento inicial de umidade no solo (% da água disponível total): 40%, em função da capacidade de água disponível no solo no dia da semeadura de 134 mm/m. Programação da irrigação: irrigação por intervalo fixo de 10 dias, para repor a água no solo a 70% da capacidade de campo. RESULTADOS E DISCUSSÃO As lâminas de irrigação aplicadas durante o ciclo de desenvolvimento do feijoeiro e as simuladas pelo o modelo CROPWAT-FAO estão apresentadas figura 1, em intervalos decendiais. Os valores de ETc medidos a campo, os valores utilizados no manejo da irrigação, os valores simulados pelo modelo e os valores de Kc, são apresentados na tabela 1. A diferença nos valores de ETc utilizados e simulados são atribuídas ao cálculo da ETo. Embora, ambas tenham sido calculadas pelo método Penman-Monteith, para o manejo da irrigação a ETo foi calculada utilizando os valores de radiação solar medidos pela a estação meteorológica automática. No modelo CROPWAT a ETo é calculada a partir da estimativa da radiação solar, que de modo geral resulta em maiores valores. Estas diferenças acarretaram uma superestimava da lâmina de irrigação pelo modelo até o sétimo decêncio e posteriormente na subestimativa da lâmina a ser irrigada (Figura 1), o que também pode está relacionado com os ajustes do Kc ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura (Tabela 1). Os valores de ETc utilizados no manejo de irrigação e os simulados pelo modelo, apresentaram valores acumulados de 377,4 e 400,2 mm, respectivamente. Os valores de ETc medidos, representaram 268,55 mm acumulados durante o ciclo de desenvolvimento da cultura do feijão (Tabela 1). Bizari et al. (2009), por meio do balanço hídrico do solo, obteve 223,5mm de ETc para o feijoeiro cultivado em sistema de plantio direto. De acordo com Doorenbos & Kassam (1979), a necessidade de água para o feijoeiro com 60 a 120 dias varia de 300 a 500 mm para obtenção de alta produtividade de grãos. As diferenças nos valores de ETc utilizados e simulados com os valores medidos podem ser atribuídas a perdas por percolação que não são medidas e, as dificuldades dos sensores determinar com precisão a variação do conteúdo de água no solo ocorrida na superfície,

4 especialmente as perdas por evaporação que ocorrem de forma mais acentuada após as irrigações, visto que o teor de umidade de toda a camada avaliada é integralizada. Para manter as condições hídricas do solo favoráveis à absorção de água pelas plantas para a manutenção da demanda evaporativa da atmosfera foram aplicados via irrigação 372 mm e foram simulados para as condições experimentais 405,5 mm (Figura 2 A). Observa-se uma diferença de 33 mm entre a lâmina de irrigação acumulada aplicada e a simulada, indicando resultado satisfatório da simulação da necessidade de irrigação do feijoeiro pelo modelo CROPWAT-FAO, evidenciado pela a dispersão homogênea dos pontos em relação à linha 1:1 e pelo elevado coeficiente de determinação (r 2 ) (Figura 2 B). CONCLUSÃO Os valores da evapotranspiração da cultura medidos apresentaram um valor acumulado para o ciclo do feijoeiro de 268, 55 mm, enquanto que os utilizados no manejo da irrigação apresentaram um valor acumulado de 377,4 e os valores simulados pelo modelo CROPWAT- FAO de 400,2 mm. Para manter as condições hídricas do solo favoráveis à absorção de água pelas plantas para a manutenção da demanda evaporativa da atmosfera foram aplicados via irrigação 372 mm e foram simulados pelo modelo CROPWAT 405,5 mm. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLEN, R. G. et al. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper N. 56. Roma, BIZARI, D. R.; MATSURA, E. E.; ROQUE. M. W.; SOUZA, A.L. Consumo de água e produção de grãos do feijoeiro irrigado em sistemas plantio direto e Convencional. Ciência Rural, Santa Maria, v.39, n.7, p , CARLESSO, R. Manejo del riego y asesoramiento al regante: riego suplementario y siembra directa. In: Potencial del riego extensivo en cultivos y pasturas.. Anais..Potencial del riego extensivo en cultivos y pasturas, DOORENBOS, J.; KASSAM, A.H. Yield response to water. Roma: FAO, p EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília: Embrapa, GODINHO, P.; SEQUEIRA, B.; PAREDES, P.; P EREIRA, L.S. Simulação das necessidades de água das culturas pela metodologia dos coeficientes culturais duais. Modelo SIMDualKc. In: Taller Internacional: Modernización de Riegos e Uso de Tecnologías de Información. La Paz, Bolivia, Anais... La Paz, Bolívia CD-ROM MORENO, J.A. Clima do Rio Grande do Sul. Secção de Geografia. Secretaria da Agricultura. Porto Alegre, p.

5 Figura 1- Lâminas de irrigação aplicadas e simuladas com o modelo CROPWAT-FAO, para a cultura do feijão, em intervalos decendiais. Santa Maria, RS, Tabela 1- Resultado da evapotranspiração da cultura do feijão medida, utilizada no manejo da irrigação e estimada pelo modelo CROPWAT-FAO e, dos coeficientes de cultivo, para intervalos decendiais e médios diários. Santa Maria, RS, Dados observados Dados estimados ETc medida ETc ETc Kc ETc ETc Kc mm dec. -1 mm dec. -1 mm dia -1 dec. mm dec. -1 mm dia -1 dec. 23,03 14,96 1,50 0,4 10,7 1,79 0,4 17,30 18,07 1,81 0,4 15,3 1,53 0,4 15,57 20,35 2,04 0,49 18,2 1,82 0,45 18,17 31,97 3,20 0,6 32,8 2,98 0,6 28,15 40,21 4,02 0,72 49,2 4,92 0,91 30,13 51,24 5,12 1,0 62,4 6,24 1,12 26,37 52,27 5,23 1,10 60,6 6,06 1,13 23,62 58,89 5,89 1,15 70,4 7,04 1,12 32,80 49,11 4,91 0,9 48,5 4,85 0,86 53,42 40,33 4,03 0,6 32,1 3,21 0,51 Soma: 268,55 377,4 400,2 Onde: Kc: coeficiente de cultivo; ETc: evapotranspiração da cultura; dec: decêndio

6 Figura 2- Lâmina de irrigação acumulada aplicada e simulada com o modelo CROPWAT-FAO, durante o ciclo de desenvolvimento do feijão (A). Relação entre a lâmina de irrigação acumulada aplicada e simulada (B). Santa Maria, RS, 2012.