Manejo de irrigação Parâmetros solo-planta-clima. FEAGRI/UNICAMP - Prof. Roberto Testezlaf

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1 Manejo de irrigação Parâmetros solo-planta-clima

2 Relações água e solo Fases do solo Sólida Líquida (Água/Solução) Ar

3 Fase sólida Densidades do solo e de partícula Densidade de partícula (real) Relação entre a massa de uma amostra de solo e o volume ocupado pelas suas partículas sólidas. p m V s s Desconsidera a porosidade presente no volume; Valores variam entre 2,3 a 2,9 g cm -3 (média de 2,65) Valor é determinado pela mineralogia do solo.

4 Densidades do solo e de partícula Densidade do solo (aparente) relação entre a massa de uma amostra de solo seca a 110 C e a soma dos volumes ocupados pelas partículas e pelos poros. Valor varia entre 1,1 a 1,6 g cm -3 ; s m V Quanto maior o valor da densidade do solo: t s Maior é a compactação e restrição para o crescimento e desenvolvimento das raízes e das plantas Menor a estruturação do solo e porosidade total V s m V a s V w

5 Fase líquida - Umidade ou teor de água Umidade (base massa) relação entre a massa de água de uma amostra de solo e a massa das partículas. m m Umidade (base volume) relação entre o volume de água de solo e o volume total de uma amostra. w s θ V V w t V s V V w a V w

6 Fase ar - Porosidade Porosidade: relação entre o volume de poros e o volume total da amostra. V V p t V s V V a V a w V w Valores médios da porosidade do solo: Arenosos: 35 50% Argilosos: 40 60% Orgânicos: 60 80%. Solo saturado: água ocupa todo espaço poroso Solo seco: poros estão ocupados pelo ar

7 Relações entre parâmetros Porosidade e densidades 1 s p Umidades e densidade do solo θ ω.ρ s Para se obter a umidade do solo na base volume é preciso determinar a sua densidade.

8 Lâmina de Água Quantidade de água fornecida por irrigação ou utilizada pela planta e armazenada pelo solo é medida em mm: Volume (Litros) h(mm) 2 Área (m ) Se aplicarmos 1 Litro de água sobre uma superfície plana e impermeável de 1 m 2, obteremos uma lâmina líquida de 1 mm Para uso de lâmina é preciso conhecer a umidade do solo base volume.

9 1 cm Lâmina de Água 1 cm θ 20% 0,20 Volume da amostra de solo = 1 x 1 x 1= 1 cm 3 Volume de água na amostra = 0,20 x 1 = 0,2 cm 3 Como a área da amostra tem 1 cm 2 esse volume de água representaria uma altura de: Volume 0,20cm3 1cm2 h(mm) 0,2cm 2mm 2 mm Área

10 Prática água e solos 1. Coletou-se uma amostra de solo na camada de 0-10cm, com anel volumétrico de diâmetro de 7,5cm e 7,5cm de altura. O peso úmido da amostra do solo foi 560g e após 48 horas em estufa à 105 o C, seu peso permaneceu constante e igual a 458g. Determine: a densidade do solo, a umidade base massa, a umidade base volume, porosidade. a densidade das partículas do solo, sabendo que a amostra após a secagem foi colocada em uma proveta contendo 100cm 3 de água, lendo-se então, um volume de 269cm 3. lâmina armazenada nessa camada. 2. Calcular a lâmina de água em mm que deve ser adicionada pela irrigação para trazer a umidade volumétrica do solo ao valor de 0, 34 na camada de 0-10 cm. Qual o tempo de irrigação se o sistema de aspersão aplica 10 mm/h a uma eficiência de 75%?

11 Armazenamento de Água no Solo A água armazenada em um perfil de solo é a somatória das alturas de água (h= ) para cada incremento de profundidade. ou A Z. L 0 dz A L = i onde z é a profundidade do solo Obs.: as variações de umidade no perfil do solo são reflexos das taxas de evapotranspiração, chuva, irrigação e movimentos de água no perfil de solo.

12 Armazenamento de Água no Solo 3. Determinou-se em campo os valores de umidade volumétrica em função da profundidade nos dias 22/07 e 30/07, num determinado solo. Calcular a variação de armazenagem até a profundidade de 0,40 m no período. Camada (cm) 22/07 30/ ,33 0, ,30 0, ,27 0, ,24 0,20 4. Um agricultor precisa irrigar sua plantação de feijão que tem os seguintes valores da umidade do solo (base volume): (0-20) 20% e (20-40) 24%. Se o agricultor deseja elevar a umidade até a capacidade de campo (30%), qual a lâmina total que ele deve aplicar?.

13 Armazenamento de água no solo Processo de retenção de água no solo. Resultante de forças capilares (adesão) e de adsorção que surgem devido a interação entre a água e as partículas sólidas do solo, isto é, a matriz do solo; Essas forças atraem e fixam a água no solo;

14 Energia da água no sistema Solo-Planta O estado de energia da água determina se ela está em equilíbrio ou se movendo no perfil do solo. O potencial total da água ( ), em dada posição, determinar seu movimento no sistema solo-plantaatmosfera. Ψt = Potencial total da água Ψg = Potencial gravitacional Ψm = Potencial matricial Ψp = Potencial de pressão Ψo = Potencial osmótico t g m p o

15 Tensão de água no solo É medido no campo com uso de tensiômetros Vacuômetro Tensímetro

16 Curva característica de umidade do solo Gráfico do Potencial Matricial (Ψ m )em função de θ (bv) Para um determinado valor de potencial matricial corresponde a um valor característico de umidade. Determinada em laboratório com uso de panelas de pressão (Placa de Richards) Panela de pressão, placa cerâmica porosa e equipamentos de produção e controle de pressão e balança de precisão; Possível utilizar amostras indeformadas como deformadas.

17 POTENCIAL MATRICIAL (kpa)) Curva característica de umidade do solo cm cm UMIDADE (m3/m3)

18 Constantes de umidade do solo o Capacidade de Campo cc = umidade para (-0,1 a -0,3) Valor recomendado de 0,1 bar o Ponto de Murcha Permanente pmp = umidade para (-15 bar) o Disponibilidade Total de Água DTA (mm/cm) = CC PMP o Capacidade de Água Disponível CAD (mm) = DTA. Z

19 Constantes de umidade do solo Saturação Capacidade de Campo Ponto de murcha permanente

20 POTENCIAL MATRICIAL (kpa)) Constantes de Umidade (Exemplo) cm cm UMIDADE (m3/m3) 5. Calcular o valor da DTA para cada profundidade e de CAD para a profundidade de 40 cm

21 Constantes de Umidade (Aplicação) 6. Planejou-se um experimento de campo para verificar o efeito da irrigação na cultura do milho, profundidade de raiz de 40 cm, utilizando-se dois tratamentos T1= esgotamento de 20% da CAD (capacidade de água disponível) e T2= esgotamento de 50% da CAD. Utilizando a mesma curva do exercício anterior, calcule o valor da lâmina de irrigação que deve ser aplicado em cada tratamento se a eficiência de 80%.

22 Curva característica de retenção de água Modelo de Van Genutchen (1980) Mais utilizado para representar o ajuste dos dados de umidade volumétrica com potencial matricial. r s 1 (. m r ) n m Sendo Θr = umidade residual α, n e m = parâmetros do solo

23 Disponibilidade Total de Água Textura do solo Textura do Solo DTA (mm de água/cm de solo) Grossa 0,4 a 0,8 Média 0,8 a 1,6 Fina 1,2 a 2,4

24 Infiltração da água no solo Processo de entrada de água no solo através de sua superfície. Taxa de infiltração é a quantidade de água que atravessa a unidade de área da superfície do solo por unidade de tempo Importante para evitar a ocorrência de escoamento superficial e erosão nas áreas irrigadas.

25 Infiltração da água no solo Equação de Kostiakov (1932) z k.t onde z = lamina infiltrada acumulada (mm), t = tempo de infiltração (h) e k, a = parâmetros da equação, sendo a taxa de infiltração i (mm/h) igual a: i dz dt a ( ka). t ( a1)

26 Infiltração tipo de solo

27 Infiltração Aplicação 7. Sabendo que a equação de infiltração de um solo é igual a: Z = 4,5 t 0,61 sendo Z = lâmina infiltrada em mm e t = tempo de infiltração em minutos, determine o valor da velocidade de infiltração básica deste solo em mm/hora.

28 Capacidade de infiltração Potencial do solo em absorver água pela superfície. Diferente da taxa real de infiltração que acontece quando há disponibilidade de água para penetrar no solo. A curva de infiltração da água no solo só coincide com a curva de capacidade de infiltração quando ocorre precipitação na superfície com intensidade igual ou superior à capacidade de infiltração.

29 Infiltração Aplicação 8. Em um projeto de irrigação por aspersão selecionou-se um aspersor que opera a 2,5 kgf/cm 2, fornecendo uma vazão de 2,5 m 3 /h para o espaçamento de 12 m por 12 m. Determine se ocorrerá escoamento superficial para um tempo de irrigação de 3 horas, sabendo que o solo da área irrigada possui a seguinte equação de infiltração: Z = 60 t 0,13 sendo: Z = lâmina infiltrada acumulada (mm) e t = tempo acumulado (horas)

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