Planejamento e Manejo da Água na Agricultura Irrigada 17 a 21 de outubro de 2011 UNL (Esperanza/Santa Fe) 3 Necessidade hídrica dos cultivos

Transcrição

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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16 - 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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20 Kcini = Kcini(Fig29) + I [K cini (Fig30)-K cini (Fig29)]

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22 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 +

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

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

25 - Exemplo 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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31 Construção da curva de kc único Coeficiente de cultivo - kc 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 kc kc i i (fase 2) = kc (fase4) = kc Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4 ini med kcmed kc + L fase + 1 kc fim L kc fase ini med i i Ciclo da cultura (dias)

32 Exercício - construir a curva de kc para a cultura do feijão, considerando os seguintes dados: kc ini = 0,40; kc med = 1,15; kc fim = 0,35. Fases Duração (dias) Inicial 15 Desenvolvimento vegetativo 25 Reprodução 35 Maturação 20 Total 95

33 Com base nos dados de duração de cada fase, é possível constatar que o ciclo da cultura será assim dividido: - fase 1: do 1 o ao 15 o dia - fase 2: do 16 o ao 40 o dia - fase 3: do 41 o ao 75 o dia - fase 4: do 76 o ao 95 o dia

34 Fase 2 Fase 4 Dia kc Dia kc Dia kc Dia kc 16 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,63

35 1,4 Coeficiente de cu ultivo - kc 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Dias

36 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.

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

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39 ks = AD D ef AD AFD = AD D ef (1 f ) AD D ef = AD f.ad θ cr = θ cc f.( θ cc θ pm )

40 Pela metodologia de Bernardo (1995): ks = ln(( θ ln(( θ i cc θ θ pm pm ) + 1,0) ) + 1,0) ks = ln(laa + 1,0) ln(ad + 1,0)

41 Exercício - Determine os valores de ks utilizando as duas metodologias apresentadas, sabendo que θ cc = 0,345 cm 3.cm -3, θ pm = 0,225 cm 3.cm -3, Z = 15 cm e f = 0,4. Considere 3 situações: LAA = AD; LAA = 0,7.AD; LAA = 0,5.AD.

42 Para se determinar ks é necessário calcular DTA, AD, AFD e Def. DTA = 34,5 22,5 10 = 1,2 mm.cm 1 AD = 1,2 mm.cm 1.15 cm = 18,0 mm AFD = 18,0 mm.0,4 = 7,2 mm D ef = 18,0 ( 0,4.18,0 ) = 10,8 mm

43 Na primeira Figura, ks será igual a 1,0 até que o conteúdo de água no solo seja maior ou igual ao θ cr ou que LAA seja maior ou igual ao D ef. Assim, para: LAA = AD ks = 1,0 LAA = 0,7.AD = 0,7.18,0 = 12,6 mm (> Def) ks = 1,0 LAA = 0,5.AD = 0,5.18,0 = 9,0 mm (< Def) 18,0 9,0 ks = = (1 0,4 ).18,0 0,833

44 Pela metodologia de Bernardo (1995), tem-se: LAA = AD ks = 1,0 LAA = 0,7.AD = 12,6 mm 0,886 ln( 12,6 1,0 ) ks + = ln( 18,0 + 1,0 ) = LAA = 0,5.AD = 9,0 mm ln( 9,0 + 1,0 ) ks = = ln( 18,0 + 1,0 ) 0, 782

45 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

46 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

47 Γ( α) = 2π e α α[ln( α) f( α)] em que f( α ) = α α α 6 β = x α α = 1 1 4A A 3 A x = = lnx 1 N N x i i= 1 x g 1 N xg = ln(xi) N i= 1

48 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

49 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

50 Para a solução da equação anterior pode ser utilizado o algoritmo de Newton-Raphson. Outra maneira de resolver a equação da distribuição Gama é utilizar as funções existentes em planilhas eletrônicas como Excel, por exemplo. Neste programa, as funções INVGAMA e DISTGAMA (versão em português) ou GAMMAINV e GAMMADIST (versão em inglês) resolvem os problemas relacionados com a Distribuição Gama. A função DISTGAMA retorna o valor da probabilidade (PR) associada a um determinado evento (valor de precipitação), enquanto a INVGAMA retorna o valor do evento (x) associado a um determinado nível de probabilidade (PR).

51 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.

52 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.

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 (+55 21) ; carvalho@ufrrj.br