IT AGRICULTURA IRRIGADA. 3 Necessidade hídrica dos

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1 3 Necessidade hídrica dos cultivos

2 3.1 Introdução à Evapotranspiração dos cultivos ETc ETo arquitetura da planta resistência aerodinâmica Essas diferenças estão incorporadas no coeficiente de cultura (kc)

3 - Diferenças na evaporação e transpiração entre campos cultivados e a superfície gramada podem ser representadas por um único kc ou separadas em dois coeficientes: coef. Basal (k cb) e o coef. de evaporação do solo (k e ). ETc = kc ETo ETc = (k cb + k e )ETo

4 Kc = Kcb + Ke Kcb é a razão entre ETc e ETo quando a camada superficial do solo se encontra seca, mas não há déficit hídrico. Ke representa a evaporação do solo úmido. Kc = Kcb + Ke, que representa a média temporal dos efeitos conjugados da evaporação e da transpiração;

5 - kc representa a soma das quatro características principais que diferencia a cultura de uma grama: - altura da planta - albedo da superfície - resistência aerodinâmica - evaporação do solo (quando exposto)

6 - ETc representa a evapotranspiração dos cultivos sob determinadas condições padrão; não há limitação do crescimento devido a deficiência hídrica, densidade de plantio, doença, qualidade da semente etc. - Caso essa situação não esteja presente, há necessidade da estimativa de uma ETc aj, que será discutida mais adiante.

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9 - Fatores determinantes no coeficiente de cultivo - tipo de cultura - clima - evaporação do solo - estágios de desenvolvimento

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17 Crop K c mid K c end Maximum Crop Height (h) (m) a. Small Vegetables Broccoli Brussel Sprouts Cabbage Carrots Cauliflower Celery Garlic Lettuce Onions - dry green seed Spinach Radish

18 b. Vegetables - Solanum Family (Solanaceae) Egg Plant Sweet Peppers (bell) Tomato c. Vegetables - Cucumber Family (Cucurbitaceae) Cantaloupe Cucumber - Fresh Market Machine harvest Pumpkin, Winter Squash Squash, Zucchini Sweet Melons Watermelon d. Roots and Tubers Beets, table Cassava - year year Parsnip Potato Sweet Potato Turnip (and Rutabaga) Sugar Beet

19 e. Legumes (Leguminosae) Beans, green Beans, dry and Pulses Chick pea Fababean (broad bean) - Fresh Dry/Seed Grabanzo Green Gram and Cowpeas Groundnut (Peanut) Lentil Peas - Fresh Dry/Seed Soybeans f. Perennial Vegetables (with winter dormancy and initially bare or mulched soil) Artichokes Asparagus Mint Strawberries

20 g. Fibre Crops 0.35 Cotton Flax Sisal h. Oil Crops Castorbean (Ricinus) Rapeseed, Canola Safflower Sesame Sunflower i. Cereals Barley Oats Spring Wheat Winter Wheat - with frozen soils with non-frozen soils Maize, Field (grain) (field corn) Maize, Sweet (sweet corn) Millet Sorghum - grain sweet Rice

21 j. Forages Alfalfa Hay Bermuda hay Clover hay, Berseem Rye Grass hay - averaged cutting effects individual cutting periods for seed averaged cutting effects - Spring crop for seed - averaged cutting effects - individual cutting periods - averaged cutting effects

22 Sudan Grass hay (annual) - averaged cutting effects individual cutting periods Grazing Pasture - Rotated Grazing Extensive Grazing Turf grass - cool season warm season k. Sugar Cane

23 l. Tropical Fruits and Trees Banana - 1 st year nd year Cacao Coffee - bare ground cover with weeds Date Palms Palm Trees Pineapple 16 - bare soil with grass cover Rubber Trees Tea - non-shaded shaded

24 m. Grapes and Berries Berries (bushes) Grapes - Table or Raisin Wine Hops n. Fruit Trees Almonds, no ground cover Apples, Cherries, Pears 19 - no ground cover, killing frost no ground cover, no frosts active ground cover, killing frost active ground cover, no frosts

25 19, 20 Apricots, Peaches, Stone Fruit - no ground cover, killing frost no ground cover, no frosts active ground cover, killing frost active ground cover, no frosts Avocado, no ground cover Citrus, no ground cover 21-70% canopy % canopy % canopy Citrus, with active ground cover or weeds 22-70% canopy % canopy % canopy

26 Conifer Trees Kiwi Olives (40 to 60% ground coverage by canopy) Pistachios, no ground cover Walnut Orchard o. Wetlands - temperate climate Cattails, Bulrushes, killing frost Cattails, Bulrushes, no frost Short Veg., no frost Reed Swamp, standing water Reed Swamp, moist soil p. Special Open Water, < 2 m depth or in subhumid climates or tropics Open Water, > 5 m depth, clear of turbidity, temperate climate

27 - Coeficiente de cultivo para o estágio inicial (kc ini ) - intervalo entre irrigações ou chuvas - demanda evaporimétrica - quantidade de água aplicada ou disponível na camada superficial do do slo

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31 Kcini = Kcini(Fig29) + I [K cini (Fig30)-K cini (Fig29)] Kc ini = 1, , ETo - 0,11001.IE + 0, IE 2 + 0, ETo.IE 0, ETo 2 +

32 - Coeficiente de cultivo para o estágio médio (kc med ) - condições climáticas (UR e Vv) 0,3 mid = Kcmid(Tab) + [0,04(u2-2) - 0,004(RHmin 45)].(h/3) Kc -

33 - Coeficiente de cultivo para o estágio final (kc end ) - reflete as características das culturas e as condições de manejo da água 0,3 end = Kcend(Tab) + [0,04(u2-2) - 0,004(RHmin 45)].(h/3) Kc -

34 - Exemplo CARVALHO, Daniel Fonseca de, CRUZ, Eleandro Silva CARVALHO, Daniel Fonseca de, CRUZ, Eleandro Silva da, SOUZA, Wanderley de Jesus, SILVA, Wilson Araújo da, ALVES SOBRINHO, Teodorico Demanda hídrica do milho de cultivo de inverno no estado do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental., v.10, p , 2006.

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40 Evapotranspiração Evapotranspiração de cultura ajustado (ETc adj) É a taxa de evapotranspiração que ocorre em uma cultura sem que a mesma esteja sob condições padrões.

41 Evapotranspiração ETc adj = ETo * kc * ks É a taxa de evapotranspiração que ocorre em uma cultura sem que a mesma esteja sob condições padrões.

42 ks = ln((ua PM) + 1,0) ln((cc PM) + 1,0)

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44 3.2 Precipitação provável ou dependente Pode ser definida como sendo a lâmina mínima de precipitação esperada para uma região, estando a ela associado um nível de probabilidade; ou seja, a lâmina mínima precipitada esperada em 3 a cada 4 anos (75%) ou 4 a cada 5 anos (80%) Métodos de freqüência: Kimbal e California Distribuição Gama

45 Métodos de freqüência F = m n e F = m n + 1 Distribuição Gama f(x) = 1 Γ( α) β α x x α 1 β e α com β,, x > 0. Γ é a função do parâmetro, sendo o seu valor obtido pela equação: α

46 )] f( ) [Ln( e 2 ) ( α α α α π = α Γ ) ( f + = α em que ) f( α α + α = α em que γ β = x + + α = 3 4A 1 1 4A 1 x g lnx A = = = N 1 i x i N 1 x = = N 1 i i g ) ln(x N 1 x

47 A função cumulativa de probabilidade da distribuição é F(x) x 1 x α 1 β = x e γ Γ( α) β 0 dx Essa equação pode ser resolvida por uma expansão em série, pelo fato da mesma não apresentar uma solução explícita. A equação abaixo apresenta o resultado dessa expansão: α t G(t) = F( α,t) t αγ( α)e

48 em que: F( α,t) = 1 + t α t 2 ( α + 1)( α + 2) + t ( α + 1)( α + 2)( α + 3) sendo t = x β Para a estimativa da chuva associada a um determinado valor de probabilidade Pr, determinase o valor de t que satisfaça a igualdade: G (t) Pr = 0

49 3.3 Água necessária ET Pe Ws ARM ITN = Ea ITN lâmina total de irrigação; ET somatório de evapotranspiração; Pe precipitação efetiva no período; Ws água proveniente do LF; ARM variação da umidade do solo; Ea eficiência de aplicação da irrigação.

50 3.3 Água necessária ITN = ET Pe Ea ITN ET = Ea A evapotranspiração juntamente com a precipitação efetiva são os dois principais parâmetros para estimar a quantidade de água a ser aplicada na irrigação. Na maioria das áreas irrigadas é feita a irrigação total.

51 Além do que foi citado, a qualidade da água de irrigação também é um parâmetro importante no cálculo da lâmina de irrigação, pois essa técnica pode produzir efeitos indesejáveis no desenvolvimento da cultura. Alta concentração total de sais; Sodificação; Concentração de bicabornatos; Concentração de de íons Fe ++ ; Presença de elementos tóxicos; Contaminação por agentes patógenos.

52 Para controle da salinidade do solo é comum, juntamente com a lâmina de irrigação, aplicar uma lâmina adicional denominada de lâmina de lixiviação - LR : LR = CE 5CE ES i CE i IRN CE i condutividade elétrica da água de irrigação (mm mho cm -1 ) CE ES condutividade elétrica do extrato de saturação (mm mho cm -1 )

53 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA Professor Daniel Fonseca de Carvalho ENGENHARIA DE ÁGUA E SOLO Instituto de Tecnologia - Depto. de Engenharia BR 465, km 7 - Seropédica-RJ (21) ; carvalho@ufrrj.br