variabilidade espacial da vazão horária necessária em sistemas de irrigação convencional e autopropelido

Transcrição

1 Variabilidade espacial da vazão horária necessária em sistemas de irrigação convencional e autopropelido Diego Augusto de Campos Moraes 1, Alessandra Fagioli da Silva 2, Célia Regina Lopes Zimback 3 e Claudio Aparecido Spadotto 4 1 Mestrando em Irrigação e Drenagem, Faculdade de Ciências Agronômicas/UNESP - Rua José Barbosa de Barros, 1780 CEP: Botucatu, SP Brasil. Caixa-Postal: 237 diegomoraes@fca.unesp.br 2 Mestranda em agronomia, FCA/ UNESP, Rua Humberto Milanesi, 159, Residencial Pimavera, , Botucatu, SP, alefagioli@hotmail.com 3 Prof. Adjunto do Departamento de Recursos Naturais, FCA/UNESP - Rua José Barbosa de Barros, 1780 CEP: Botucatu, SP Brasil. Caixa-Postal: 237, czimback@gmail.com 4 Engenheiro Agrônomo, Ph.D., Embrapa Monitoramento por Satélite,Gestão Territorial Estratégica Av. Soldado Passarinho, 303, Fazenda Chapadão, Campinas SP, Brasil. spadotto@cnpm.embrapa.br Resumo Este trabalho teve como objetivo estudar e estimar a variabilidade espacial da vazão horária necessária em sistemas de irrigação convencional e autopropelido em terras de uso agrícola. As observações foram realizadas em áreas nas quais o uso da terra é predominantemente agrícola. Os valores da vazão horária (m 3.h -1 ) foram utilizados para a obtenção de mapas temáticos e para a verificação da dependência espacial, usando técnicas de geoestatística. Confirmou-se a dependência espacial e os mapas temáticos obtidos possibilitaram a visualização da variabilidade espacial da vazão horária dos sistemas de irrigação. Palavras-chave: geoestatística; variograma; krigagem. Spatial variability of hourly flow rate required in conventional and self-propelled irrigation systems Abstract - This work aimed to study and estimate the spatial variability of hourly flow of conventional and self-propelled irrigation systems. Observations were made in areas where land use is predominantly agricultural. Hourly flow rates (m 3.h -1 ) were used to obtain thematic maps and to verify spatial dependence, using geostatistical techniques. As result, it was possible to visualize the verified spatial variability of hourly flow in the irrigation systems by means of thematic maps. Key words: geoestatistical, variogram, kriging. Introdução A irrigação tem sido uma alternativa utilizada para suprir a demanda de água em áreas de cultivo com déficit hídrico (MANTOVANI, 1993). As técnicas de irrigação permitem uma variabilidade das atividades agrícolas, promovendo uma maior produção devido às inovações tecnológicas e à utilização de culturas alternativas (BARRETO; SILVA, 2004). A irrigação é uma técnica que envolve diversas variáveis em sua execução. A estimativa da variabilidade, tanto espacial quanto temporal, permite identificar áreas com maior potencial produtivo, nas quais pode valer a pena um maior investimento em insumos para maximização da produtividade, podendo contribuir para uma agricultura sustentável (ROQUE, 2010). O conjunto de técnicas da geoestatística consiste em várias ferramentas para analisar ou modelar estruturas de variabilidade espacial, sendo que estas têm sido utilizadas para aperfeiçoar os sistemas de amostragem em experimentos agrícolas (OLIVEIRA, 2002). Para Guimarães (2001), os fenômenos naturais apresentam-se de maneira frequente com certa estruturação nas variações entre vizinhos. Desta forma pode-se dizer que as variações não são aleatórias e, portanto, apresentam algum grau de dependência espacial. O objetivo do presente trabalho foi estudar e estimar, por meio de técnicas de geoestatística, a variabilidade espacial da vazão horária necessária em sistemas de irrigação convencional e autopropelido em terras de uso agrícola. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

2 Material e Métodos O trabalho foi realizado com dados obtidos na Bacia do Rio Pardo. Localizada na região centro sul do estado de São Paulo, a Bacia do Rio Pardo-SP, abrangendo áreas dos municípios de Botucatu e Pardinho. O clima na região é classificado como mesotérmico, com estação mais seca no inverno e identificado como Cwa, segundo a classificação de Koppen, com temperaturas médias anuais em torno de 20ºC e o índice pluviométrico entre e mm anuais. Os dados relacionados à Bacia do Rio Pardo, como área, evapotranspiração, e uso da terra, foram obtidos por Grossi (2003). Foram selecionados, de forma irregular, 78 pontos georreferenciados por meio do mapa de sub-bacias da Bacia do Rio Pardo. Com isso pode-se calcular o valor da vazão horária de irrigação (Q) baseada na equação (1) fornecida por Saad (2010): A ET TDDI Q (1) em que: Q é a vazão horária necessária em m 3 h -1, A é a área em hectare, ET é a evapotranspiração (mm) conforme a cultura, TDDI é o tempo diário disponível para irrigar (h.dia -1 ) e n o rendimento (%) do sistema de irrigação utilizado. O tempo diário disponível para irrigar utilizado no projeto foi de 10 horas por dia e o rendimento do sistema de irrigação convencional e autopropelido foi de 80% e 75%, respectivamente. A análise geoestatística foi realizada com intuito de verificar a existência e estimar o grau de dependência espacial entre as observações, com base na pressuposição de estacionariedade da hipótese intrínseca, a qual é estimada pela equação (2), segundo Vieira et al. (1983). N h 1 2 Z (2) h 2N h i 1 x Z x h i i onde: N(h) é o número de pares experimentais de observações e Z(xi) e Z(xi + h) são os pares de pontos separados por uma distância h. Com o ajuste do variograma, por meio de um modelo matemático teórico, é possível estimar os valores calculados de *(h) para os coeficientes de efeito pepita (C 0 ), patamar (C 0 + C 1 ) e alcance (a). Para tanto, foi utilizado o programa computacional GS + (ROBERTSON, 2004), onde os variogramas foram ajustados de forma a considerar a menor soma do quadrado dos resíduos e o coeficiente de correlação obtido pelo método de validação cruzada. Para a confecção dos mapas das estimativas de vazão horária necessária foi utilizado o método de Krigagem e para a confecção do mapa de áreas de uso agrícola foi utilizado o método de Krigagem Indicativa. Os mapas foram elaborados no programa computacional GS + com arquivos de saída para o programa Surfer 8 e importados pelo sistema de informações geográficas IDRISI Andes, onde os mapas das estimativas de vazão horária e áreas de uso agrícola foram reclassificados. Após o processo de reclassificação, os mapas foram submetidos ao processo de álgebra por meio da multiplicação com a finalidade de eliminar as áreas que não são de uso agrícola. Resultados e Discussão Os resultados da análise descritiva para vazão horária necessária dos sistemas de irrigação estão na Tabela 1. A vazão horária necessária para o sistema de irrigação por aspersão convencional e autopropelido apresentou distribuição simétrica. O coeficiente de curtose para a vazão horária de ambos os sistemas de irrigação apresentou valor negativo, indicando uma distribuição platicúrtica, pois o programa GS +, utilizado para análise descritiva, adota como padrão o valor zero para distribuição mesocúrtica. A variabilidade dos dados foi classificada de acordo com a classificação proposta por Warrick e Nielsen (1980). As vazões dos sistemas de irrigação convencional e autopropelido obtiveram classificações altas (CV>60%). II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

3 Tabela 1. Estatística descritiva para as vazões horárias necessárias nos sistemas de irrigação por aspersão Sistema n Média S Mín. Máx. CV(%) C s C k Convencional , , , ,0 67,92 0,25-1,06 Autopropelido , , , ,0 67,92 0,25-1,06 Vazão horária em m 3 h -1 ; n: número de observações; s: desvio-padrão; Min.: mínimo; Máx.: máximo; CV: coeficiente de variação (%); C s: Coeficiente de assimetria; C k:coeficiente de curtose. Analisando o variograma correspondente a cada sistema de irrigação, nota-se que houve dependência espacial, ajustando-os pelo modelo esférico (Figuras 1 e 2). O efeito pepita (C 0 ) apresentou os mesmos valores para os dois sistemas de irrigação. O mesmo foi observado com relação ao alcance (A 0 ), que obteve m como valor para ambos sistemas de irrigação. A dependência espacial apresentou-se como forte, conforme os limites propostos por Zimback (2001), em que a dependência espacial para valores menores ou iguais a 25 % é considerada fraca; de 26% a 75%, moderada, e m a i o r e s o u i g u a i s a 7 5 %, dependência forte. Figura 1. Variograma da vazão horária para o sistema de irrigação convencional. Figura 2. Variograma da vazão horária para o sistema de irrigação autopropelido. Com a execução do processo de interpolação pela técnica de Krigagem, foi possível observar a variabilidade espacial das vazões horárias para os sistemas de irrigação convencional (Figura 3) e autopropelido (Figura 4). II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

4 Figura 3. Mapa de distribuição espacial da vazão horária necessária no sistema de irrigação convencional. Figura 4. Mapa de distribuição espacial da vazão horária necessária no sistema de irrigação autopropelido. Os mapas apresentam somente as áreas em que o uso da terra é agrícola. Nota-se que no mapa de vazão horária do sistema de irrigação convencional a demanda de água no sistema é menor do que no sistema de irrigação autopropelido. A observação pode ser explicada devido ao rendimento de cada sistema: Convencional (80%) e Autopropelido (75%). A distribuição da vazão horária é semelhante em ambos os mapas. As diferenças nas demandas por vazão horária estão relacionadas à evapotranspiração, que depende da cultura existente no local, e também à extensão da área da sub-bacia. Conclusão Verificou-se que a vazão horária necessária dos sistemas de irrigação convencional e autopropelido apresentaram dependência espacial. Foram obtidos mapas temáticos, por meio de técnicas geoestatística, II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

5 os quais possibilitaram a visualização da variabilidade espacial da vazão horária, bem como a demanda de água por hora de cada sistema de irrigação. Com isso é possível analisar e avaliar qual a demanda de água necessária para irrigação em áreas de uso agrícola na Bacia do Rio Pardo SP, bem como o sistema de irrigação a ser empregado. Agradecimentos Ao GEPAG e ao CNPq pelo apoio financeiro. Referências BARRETO, A. N.; SILVA, A. A. G.. A Irrigação no Mundo. In: BARRETO, A. N.; SILVA, A. A. G.; BOLFE, E. L.. Irrigação e Drenagem na Empresa Agrícola: Impacto Ambiental versus Sustentabilidade. Aracaju: Embrapa, Cap. 1, p GROSSI, C. H.. Sistema de Informação Geográfica - BASINS 3.0 na Modelagem Hidrológica da Bacia Experimental do Rio Pardo, SP f. Dissertação (Mestrado) - Unversidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho, Botucatu, GUIMARÃES, E. C. Geoestatística básica e aplicada. UFU/ FAMAT. Núcleo de estudos Estatísticos e biométricos p. Disponível em:< Acesso em: 08 ago MANTOVANI, S. C. A.. Sistema de Automação Aplicado à Irrigação f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Campinas, OLIVEIRA, R. H.. Variabilidade Espacial de Atributos do Solo em Uma Área Comercial de Cana-deaçúcar no Estado de São Paulo f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Campinas, Disponível em: < Acesso em: 09 ago ROBERTSON, G. P. GS+: Geoestatistics for the environmental sciences GS+ User s Guide. Plainwell, Gamma Desing Software, p. ROQUE, M. W.. Variabilidade Espacial de Atributos Físico-Hídricos do Solo Cultivado com Feijão Irrigado Submetido a Diferentes Sistemas de Preparo. Disponível em: < Acesso em: 06 dez SAAD, J.C.C.. Projetos de Irrigação por Aspersão. Botucatu: Universidade Estadual Paulista, Anotações de aula do curso de Projetos de Irrigação por Aspersão.. VIEIRA, S. R.; HATFIELD, T. L.; NIELSEN, D. R.; BIGGAR, J. W. Geostatistical theory and application to variability of some agronomical properties. Hilgardia, v. 51, n. 3, p. 1-75, WARRICK, A.W.; NIELSEN, D.R. Spatial variability of soil physical properties in the field. In: Hillel, D. (Ed.). Application of soil physics. New York: Academic Press, p. ZIMBACK, C.R.L. Análise espacial de atributos químicos de solos para fins de mapeamento da fertilidade. Tese de Livre-Docência. 114 f. Botucatu: FCA/UNESP, II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: