3 Simpósio Internacional de Agricultura de Precisão

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1 SISTEMA DE SUPORTE À DECISÃO PARA O DIMENSIONAMENTO E MANEJO DE PIVÔ CENTRAL EM CONDIÇÕES DE IRRIGAÇÃO DE PRECISÃO I: APRESENTAÇÃO E DESCRIÇÃO Lineu Neiva Rodrigues 1, Fernando Falco Pruski 2, Juscelino Antônio de Azevedo 3, Euzebio Medrado da Silva 3, Luciano Shozo Shiratsuchi 3 RESUMO: Embora a água seja um dos principais componentes de produção que afeta a produtividade das culturas, sua variabilidade dentro da área irrigada é freqüentemente ignorada. Acredita-se que esse fato seja motivado pela falta de instrumentos confiáveis para medição dessa variabilidade em tempo real. Constata-se assim que há, nesta area, uma grande oportunidade para utilização de modelos computacionais, os quais já são usualmente utilizados no dimensionamento e manejo de sistemas de irrigação. Estes programas poderão ser utilizados na geração de mapas de umidade do solo, os quais poderão auxiliar o projetista no momento de interpretar os mapas de rendimento das culturas. Sendo assim, o objetivo do presente trabalho foi de apresentar e descrever as principais características de um sistema de suporte à decisão para o dimensionamento e manejo de pivô central em condições de irrigação de precisão. O modelo considera os principais componentes que influenciam o dimensionamento e manejo de equipamentos de irrigação do tipo pivô central e encontra-se em fase final de acabamento. Os resultados preliminares indicaram que o modelo é sensível às principais variáveis que influenciam no dimensionamento e manejo de pivô central. PALAVRAS-CHAVE: modelagem, agricultura de precisão, evapotranspiração, precipitação ABSTRACT: DECISION SUPPORT SYSTEM FOR CENTER PIVOT DESIGN AND MANAGEMENT UNDER PRECISION IRRIGATION CONDITIONS, I PRESENTATION AND DESCRIPTION Even though water is one of the main production factors that affects the crop yield, its variability inside the irrigated area has been frequently ignored. One possible reason for this is the lack of reliable instruments for measuring this variability in real time. In such way there is in this area of study an opportunity to apply computer models, which have been usually used in the design and management of irrigation systems. These models can be used, for example, to generate soil water distribution maps which can be used by the designer to understand the variation in yield maps. Thus, the objective of this paper was to present and describe the main characteristics of a decision support system for design and management of center pivots under precision irrigation conditions. The model considers the main components involved in the design and management of center pivot and it is in the final stage of development. The preliminary results showed that the model is sensible to the main variables that affect the center pivot design and its management. KEYWORDS: modeling, precision farming, evapotranspiration, precipitation INTRODUÇÃO: Com a irrigação de precisão, antigos conceitos estão sendo modificados e outros incorporados ao processo, e, com isto, a visão sobre como abordar e manejar o sistema agrícola

2 irrigado tem-se modificado. Os avanços técnicos obtidos nos sistemas de posicionamento global e de informação geográfica têm sido fatores determinantes na abordagem da irrigação de precisão. SECKLER (1998) indicou que aproximadamente metade do aumento na demanda de água que ocorrerá até 2025 pode ser suprida melhorando-se a eficiência dos sistemas de irrigação. Neste sentido, o manejo da irrigação de maneira precisa pode dar uma importante contribuição, uma vez que um dos fatores que contribuem para a baixa eficiência, especialmente de pivôs centrais, é a aplicação de água a taxas constantes. Mesmo reconhecendo-se que os recursos são variáveis dentro da área irrigada, historicamente o manejo e dimensionamento de sistemas de irrigação têm sido praticados considerando a área irrigada como uma unidade homogênea. Nota-se que há, nesta área do conhecimento, uma oportunidade para utilização de sistemas de suporte a decisão que: a) facilitem a manutenção e recuperação de registros de dados e de mapas; b) auxiliem o técnico na estimativa da máxima intensidade de precipitação que pode ser aplicada em uma área irrigada sem provocar escoamento ; b) auxiliem o técnico a decidir quanto de água deve ser aplicada ao longo da área irrigada, quando e onde aplicar; c) sirvam para simular o desempenho do sistema de irrigação dentro da área irrigada; d) gerem mapas indicativos da variabilidade do conteúdo de água dentro da área irrigada; e e) possam ser utilizados para um melhor entendimento dos benefícios que, por ventura, possam advir da irrigação de precisão. Os resultados advindos das simulações poderão ser utilizados para auxiliar na escolha do procedimento a ser adotado para racionalizar o uso de energia e os mapas gerados poderão ser utilizados para auxiliar na interpretação dos mapas de rendimento das culturas. Sendo assim, foi objetivo do presente trabalho apresentar e descrever as principais características de um sistema de suporte à decisão para o dimensionamento e manejo de pivô central em condições de irrigação de precisão que vem sendo desenvolvido por pesquisadores da Embrapa Cerrados e da Universidade Federal de Viçosa. MATERIAL E MÉTODOS: Foi realizado um extenso levantamento bibliográfico para identificar, para cada processo considerado no sistema de suporte à decisão, os principais métodos e modelos já existentes. Dentre os métodos e modelos identificados, selecionou-se aqueles cujas características os habilitavam para serem utilizados em condições de irrigação de precisão. Desta forma foi possível identificar os novos métodos que precisariam ser desenvolvidos. No dimensionamento, foi desenvolvido procedimento para estimativa da intensidade de precipitação máxima que pode ser aplicada ao solo de forma a não ocorrer escoamento. Este procedimento, além de ser sensível a variação da umidade do solo, considera o selamento e o armazenamento (RODRIGUES et al., 1999). No manejo, foi desenvolvido procedimento para espacialização do escoamento dentro da área irrigada. Na Figura 1 apresenta-se o modelo conceitual desse sistema de suporte à decisão (SSD).

3 Sistema de suporte à decisão para o dimensionamento e manejo de pivô central em condições de irrigação de precisão Clima Entradas do usuário Mapas Digitais BD Planta Solo Dimensionamento Manejo Precipitação natural Irrigação ET Vazão do sistema Dimensionamento da tubulação Interc. pela cobertura vegetal Diâmetro de gota Espaçamento entre emissores Lâmina precipitada líquida Selamento Diâmetro do bocal Intensidade de precipitação máxima adimissível Infiltração Armazenamento Escoamento Umidade do solo Figura 1 Modelo conceitual do sistema de suporte à decisão. Pode-se observar na Figura 1 que o sistema foi dividido em dois módulos. O primeiro módulo, dimensionamento, é utilizado para dimensionar o pivô central. Um dos principais resultados que pode ser obtido deste módulo é o valor da intensidade de precipitação máxima que pode ser aplicada ao solo de modo a não haver a ocorrência de escoamento. O segundo módulo, manejo, é utilizado para manejar a irrigação, sendo a distribuição do escoamento dentro da área irrigada e o mapa de produtividade dois dos principais resultados fornecidos por este módulo. Para execução do SSD está sendo desenvolvido um software, o qual foi estruturado em cinco sub-módulos: i) SSDGIS - módulo destinado ao tratamento das imagens digitais; ii) SSDCP - módulo destinado ao tratamento de eventos associados diretamente com o pivô central; iii) SSDNR módulo destinado ao tratamento de eventos relativos à precipitação natural; iv) SSDSWB módulo destinado ao cálculo do balanço de água no solo; e v) SSDCY módulo onde se realizam todas as operações relacionadas à cultura. Neste software, optou-se por trabalhar com arquivos do tipo texto pelo fato deles serem genéricos, podendo, portanto, serem lidos pelos principais softwares utilizados em sistema de informação geográfica. A adoção deste tipo de arquivo facilita a manutenção do sistema, uma vez que é praticamente impossível desenvolver um software com capacidade para ler todos os formatos de arquivos atualmente existentes e ainda prever aqueles que serão desenvolvidos no futuro. O sistema trabalha com dados do tipo raster e a resolução espacial de cada elemento (célula) dentro da área pode ser definida pelo próprio usuário. Quatro arquivos do tipo texto, contendo informações de elevação, tipo de solo, rugosidade randômica e cultura, para toda a área a ser estudada, são necessários para a execução do sistema. Estes arquivos serão lidos pelo software e as respectivas imagens digitais geradas. Uma vez lida as diversas imagens digitais, o usuário poderá, com o auxílio do mouse, posicionar o pivô no local que ele deseja estudar (Figura 2a). A área abrangida pelo pivô central é, então, subdividida em células quadradas com a dimensão especificada (Figura 2b). As informações de elevação do terreno, do solo e da cultura inseridas na área do pivô central são, então, extraídas e armazenadas em matrizes para

4 serem posteriormente utilizadas pelos modelos. Cada célula é considerada como uma unidade homogênea à qual está associada um único valor de elevação, de solo, de rugosidade randômica e de cultura (Figura 2c). Assim, a variabilidade espacial existente poderá ser considerada de uma célula para outra. (a) (b) (c) Figura 2 Imagem contendo: (a) mapa de elevação digital do terreno, destacando-se o local onde o pivô central foi instalado; (b) mapa de solo referente à área circunscrita à circunferência do pivô; (c) célula com a dimensão especificada pelo usuário. RESULTADOS E DISCUSSÃO: O software foi elaborado para ambiente Windows 95 ou posterior, permitindo interface simples e interativa com o usuário. Apresenta bancos de dados que podem ser utilizados quando o valor de uma determinada variável de entrada for desconhecido. Antes de executar o programa, o usuário deverá configurar todo o sistema. Com o intuito de facilitar a entrada de dados e a configuração do software, as variáveis do programa foram agrupadas, de acordo com suas características e, em alguns casos, os grupos foram divididos em subgrupos. Na Figura 3 apresenta-se a tela de entrada de dados referentes aos emissores que compõe a linha lateral do pivô. CONCLUSÃO: Apresentou-se e descreveu-se um sistema de suporte à decisão para o dimensionamento e manejo de pivô central em condições de irrigação de precisão. O sistema encontrase em fase final de desenvolvimento, sendo sensível às diversas variáveis que influenciam na decisão de como dimensionar e manejar o sistema. Faz-se necessário, entretanto, testar o sistema para diferentes condições de solo, clima, cultura e equipamento antes que ele possa ser efetivamente utilizado. Para executar o sistema está sendo desenvolvido um software que terá uma interface simples e interativa com o usuário.

5 Figura 3 Tela de entrada de dados referente aos emissores que compõem a lateral do pivô. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: RODRIGUES, L.N., PRUSKI, F.F., MARTINEZ, M.A., D.D.SILVA. Metodologia para estimativa da intensidade de precipitação máxima admissível em pivô central. Engenharia Agrícola. Jaboticabal, v.19, n.2, p , SECKLER, D., AMARASINGHE, U., MOLDEN, D., SILVA, R., BARKER, R. World water demand and supply, 1990 to 2025: scenarios and issues:. Colombo: International Water Management Institute, p (Research Report n.19).