DETERMINATION OF WATER INFILTRATION GROUND SPEED IN PLANTING SYSTEMS DIRECT AND CONVENTIONAL

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1 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO DE ÁGUA NO SOLO EM SISTEMAS DE PLANTIO DIRETO E CONVENCIONAL P. C. Viana 1 ; J. G. A. Lima 2 ;A. da S. Alves 3 ; R. M. de S. Lima 4 ;J. F. de Medeiros 5 ; M. M. Pereira 6 RESUMO: A infiltração consiste como sendo o processo em que a água penetra verticalmente na superfície do solo, conhecer a velocidade de infiltração da água no solo é de fundamental importância em assuntos que envolvem conservação de solos e dimensionamento de sistemas de irrigação e drenagem. Objetivou-se com o presente estudo determinar a Velocidade de infiltração Básica (VIB); a equação de estimativa de Velocidade de Infiltração (VI); e a estimativa de Infiltração acumulada (I) pelo método de Kostiakov, através do método do infiltrômetro de anéis concêntricos em área sob plantio direto e convencional. O estudo foi realizado na área experimental horta didática, pertencente à Universidade Federal Rural do Semiárido (UFERSA), Campus Mossoró-RN. O teste de infiltração foi conduzido em duas parcelas sendo uma de plantio direto e a outra de plantio convencional. As equações foram determinadas a partir de dados de campo através de regressão linear. As equações de infiltração acumulada para plantio convencional e plantio direto ficaram respectivamente: IA = 1,5615x 0,6294 e IA = 2,1031x 0,7469. O sistema de plantio direto proporcionou valores maiores de IA e VIB. PALAVRAS-CHAVE: infiltrômetro de anel, infiltração acumulada, manejo de solo. DETERMINATION OF WATER INFILTRATION GROUND SPEED IN PLANTING SYSTEMS DIRECT AND CONVENTIONAL ABSTRACT: The infiltration is as the process in which the water penetrates vertically into the ground surface, knowing the water infiltration rate into the soil is crucial for issues involving soil conservation and design of irrigation and drainage systems. The objective of 1 Doutoranda em Engenharia Agrícola, Núcleo de Engenharia em Água e Solo, UFRB, Caixa Postal 10078, CEP , Cruz das Almas-BA. paulinhatmgm@hotmail.com. 2 Doutorando em Engenharia Agrícola, NEAS, UFRB, Cruz das Almas, BA; 3 Tecnóloga em Irrigação e Drenagem, Prefeitura Municipal, Secretaria de Agricultura, Iguatu, CE; 4 Técnóloga em Irrigação e Drenagem, IFCE, Limoeiro do Norte, CE; 5 Engenheiro Agrônomo, DCAT, UFERSA, Mossoró, RN; 6 Doutoranda em Engenharia Agrícola, NEAS, UFRB, Cruz das Almas, BA. 390

2 this study to determine the speed of Basic infiltration (VIB); estimation equation speed Infiltration (VI); and an estimated accumulated infiltration (I) by Kostiakov method through infiltrometer method of concentric rings area under direct and conventional sowing. The study was conducted in experimental teaching garden area belonging to the Rural Federal University of the Semi-Arid (UFERSA), Campus Mossoro-RN. The infiltration test was conducted in two installments, one no-till and other conventional tillage. The equations were determined from field data using linear regression. The accumulated infiltration equations to tillage and conventional tillage were respectively: IA = 1,5615x0,6294 and IA = 2,1031x0,7469. KEYWORDS: ring infiltrometer, accumulated infiltration, soil management. INTRODUÇÃO A infiltração da água no solo é um processo dinâmico de penetração vertical da água através da superfície do solo e o conhecimento da taxa de infiltração da água no solo é de fundamental importância para definir técnicas de conservação do solo, planejar e delinear sistemas de irrigação e drenagem, bem como auxiliar na composição de uma imagem mais real da retenção da água e aeração no solo (GONDIM et al., 2010). Partindo de solo seco, inicialmente a infiltração da água no solo é elevada, diminuindo com o tempo, até se tornar constante no momento em que o solo fica saturado. Assim sendo, sob chuva ou irrigação contínua, a taxa de infiltração se aproxima, gradualmente, de um valor mínimo e constante, conhecido por taxa de infiltração básica ou velocidade de infiltração básica (ALVES SOBRINHO et al., 2003). Para Paixão et al. (2004), o conhecimento da taxa de infiltração da água no solo é de fundamental importância para definir técnicas de conservação do solo, planejar e delinear sistemas de irrigação e drenagem, bem como auxiliar na composição de uma imagem mais real da retenção da água e aeração no solo. Segundo Bertol et al. (2001) em solos intensamente cultivados o surgimento de camadas compactadas determina a diminuição do volume de poros ocupado pelo ar e o aumento na retenção de água. Em decorrência disto, foi observado pelos autores diminuição da taxa de infiltração de água no solo, com consequente aumento das taxas de escoamento superficial e de erosão. 391

3 Objetivou-se com o presente estudo determinar a Velocidade de infiltração Básica (VIB); a equação de estimativa de Velocidade de Infiltração (VI); e a estimativa de Infiltração acumulada (I) pelo método de Kostiakov, através do método do infiltrômetro de anéis concêntricos em área sob plantio direto e convencional. MATERIAL E MÉTODOS O estudo foi realizado na área experimental horta didática, pertencente à Universidade Federal Rural do Semiárido (UFERSA), campus Mossoró-RN (latitude S e longitude W), em solo classificado como argissolo. O clima da região, segundo a classificação de Köppen, é seco e muito quente, com duas estações climáticas: uma seca que vai geralmente de junho a janeiro e outra chuvosa, de fevereiro a maio; apresenta temperatura média anual de 27 ºC, precipitação pluviométrica anual irregular com média de 673 mm, umidade relativa do ar de 68% e luminosidade de 241,7 h mês-1 (AMARO FILHO, 1991). O teste de infiltração foi conduzido em duas parcelas sendo que uma de plantio direto e a outra de plantio convencional, ambas com área de aproximadamente 1 m². Para caracterização da infiltração de água no solo, foi utilizado o método do infiltrômetro de anéis concêntricos, composto por um anel metálico maior, com 50 cm de diâmetro e 30 cm de altura e um anel menor, com 25 cm de diâmetro e 30 cm de altura, cravados ao solo de maneira concêntrica, conforme citado por BERNARDO et al. (2006). Os anéis foram instalados no sentido vertical da parcela e fixados até 15 cm de profundidade com o auxilio de uma marreta. Na parte interna do anel central foi acoplada uma bóia ligada a uma fonte de água com a função de manter o nível da água constante (Figura 1). Figura 1. Infiltrômetro de anéis concêntricos instalado em campo. 392

4 O anel externo tem a função de bordadura, ou seja, garantir que a infiltração de água do anel central ocorra apenas no sentido vertical, não havendo distribuição lateral de água no solo. Logo após a instalação adicionou-se água nos dois anéis simultaneamente, ao observar diminuição do volume de água no reservatório, esse volume era quantificado com o auxílio de uma trena graduada com aproximação de 1 mm, a observação e anotação das leituras de altura da coluna de água se deram em intervalos de tempo preestabelecidos, sendo que no início do teste os intervalos eram mais curtos (1 a 2 min) e ao final mais espaçados (15 a 30 min). Foi considerada como infiltração constante quando o valor da leitura se repetiu por pelo menos duas vezes. Anotando-se os dados em uma planilha, foram obtidas depois as curvas de infiltração acumulada (I) e Velocidade de infiltração (VI), plotando-se os dados de I e VI versus o tempo acumulado, conforme citado por BERNARDO et al. (2006). A velocidade de infiltração é dada pela variação entre duas leituras consecutivas, de acordo com o intervalo de tempo entre as mesmas. A equação de infiltração acumulada foi ajustada pela expressão potencial, do tipo: I = a.t n (1) Em que: I - Infiltração Acumulada; a - Constante dependente do solo; T - Tempo de infiltração; n Constante depende do solo (admensional), variando de 0 a 1em valor absoluto. Para determinar os coeficientes e expoentes das equações potenciais utilizou-se o método de regressão linear. Aplicados os logaritmos nos dois lados da equação potencial, tem-se a equação 2: logi= loga+n.logt (2) Com a aplicação dos logaritmos, a equação potencial é transformada em uma equação linear do tipo I = A+ Bx, em que: X Y XY B N 2 X 2 X N A Y B X (4) em que: N - número de leituras. (3) RESULTADOS E DISCUSSÃO A representação dos resultados obtidos de infiltração acumulada (IA) (min) e velocidade de infiltração de água no solo (VI) (cm h -1 ), em solo sob plantio direto e 393

5 convencional, com suas respectivas equações potenciais de ajuste dos dados, encontram-se na Figura 2A e 2B respectivamente. Percebe-se que ao longo do teste a infiltração acumulada (IA) aumenta com o tempo (Figura 2A), atingindo maiores valores em solo sob plantio direto, isso ocorreu provavelmente devido à presença da cobertura vegetal fazendo com que houvesse uma maior facilidade de infiltração da água no solo, nos caminhos preferenciais formados pelas raízes, possibilitando uma maior velocidade de infiltração (NUNES et. al., 2012). Figura 2. Velocidade de infiltração de água no solo (cm h -1 ) em solo sob plantio direto e convencional (A). Infiltração acumulada (cm) em solo sob plantio direto e convencional (B). Analisando a Figura 2A, juntamente com a Figura 2B, percebe-se que existe uma relação inversa entre a velocidade de infiltração e a infiltração acumulada, ficando evidente que a velocidade de infiltração tende a diminuir e se estabilizar com o passar do tempo enquanto o valor da infiltração acumulada tende a aumentar, conforme citado por BERNARDO et al. (2006). Observou-se que a velocidade de infiltração inicial foi de 150 cm h -1, diminuindo com o passar do tempo, até estabilizar, atingindo valores de VIB iguais a 36,3 cm h -1 e de 23,4 cm h -1 em solo sob plantio direto e convencional respectivamente. O valore de VIB em solo sob plantio direto foi muito próximo do encontrado por Vilarinho et. al., (2013) que observaram em área de Cerrado nativo, valores de VIB de 36,0 cm h -1. CONCLUSÕES O sistema de plantio direto apresentou valores de infiltração acumulada de água no solo superior ao preparo convencional, proporcionando, portanto maiores valores de VIB. 394

6 A equação de Kostiakov apresentou excelente ajustamento para os dados experimentais obtidos tanto em área sob plantio direto como sob preparo convencional. O método de infiltrômetro de anel é simples e prático para determinação da infiltração acumulada (IA) e da velocidade de infiltração (VI). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES SOBRINHO, T.; VITORINO, A. C. T.; SOUZA, L. C. F.; GONÇALVES, M. C.; CARVALHO, D. F. Infiltração de água no solo em sistemas de plantio direto e convencional. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.7, n.2, p , AMARO FILHO J. Contribuición al estúdio del clima del Rio Grande do Norte p. Tese (Doutorado em Edafologia e Climatologia) - ETSIA/UPM, Madrid, BERNARDO, S; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8. Ed. Atual. e Ampl. Viçosa: UFV, p. BERTOL, I.; BEUTLER, J.F.; LEITE, D.; BATISTELA, O. Propriedades físicas de um cambissolo húmico afetadas pelo tipo de manejo do solo. Scientia Agrícola, Piracicaba, v.58, n.3, p , FOLEGATTI, M. V.; BLANCO, F. F; SILVA, L. D. B; Manejo da Irrigação Série Didática Nº14. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL. Piracicaba, SP GONDIM, T. M. S.; WANDERLEY, J. A. C.; SOUZA, J. M.; FEITOSA FILHO, J. C.; SOUSA, J. S.; Infiltração e velocidade de infiltração de água pelo método do infiltrômetro de anel em solo areno-argiloso. Revista Brasileira de Gestão Ambiental, (Pombal PB Brasil) v.4, n.1, p janeiro/dezembro de NUNES, J.A. S.; SILVEIRA, M. H.D.; SILVA, T. J.A.; NUNES, P. C. M.; CARVALHO, K. S. Velocidade de infiltração pelo método do infiltrômetro de anéis concêntricos em LATOSSOLO VERMELHO de cerrado. Enciclopédia Biosfera, v.8, n.15; p. 1685, PAIXÃO, F. J. R.; ANDRADE, R. S.; AZEVEDO, C. A. V.; SILVA, J. M.; COSTA, T. L. FEITOSA, R. M. Estimativa da Infiltração da água no solo através de modelos empíricos e funções não lineares. Revista de Biologia e Ciências da Terra. v5- n, PREVEDELLO, C. L. Física do Solo com Problemas Resolvidos. Curitiba: Editora SAEAFS, VILARINHO, M. K. C.; KOETZ, M.; SCHLICHTING, A. F.; SILVA, M. C.; BONFIM- SILVA, E. M. Determinação da taxa de infiltração estável de água em solo de Cerrado nativo.revista Brasileira de Agricultura Irrigada, v.7, n.1, p.17-26,