UNIFORMIDADE DE APLICAÇÃO DE ÁGUA NA SUPERFICIE E PERFIL DO SOLO UTILIZANDO A TÉCNICA TDR

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1 UNIFORMIDADE DE APLICAÇÃO DE ÁGUA NA SUPERFICIE E PERFIL DO SOLO UTILIZANDO A TÉCNICA TDR I. Z. Gonçalves 1 ; N. F. Tuta 2 ; M. Ribeiro 2 ; F. de Deus 2 ; E. A. A. Barbosa 2 ; E. E. Matsura 3 RESUMO: Com a finalidade de avaliar a uniformidade de distribuição de água na superfície e no perfil do solo foi montado no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas (FEAGRI/UNICAMP) uma malha com 196 coletores em formato quadrado com espaçamento entre estes de 2 m. Simulou-se sobreposições dos dados em diversos espaçamentos entre aspersores, sendo: 6x6 m; 6x12 m; 12x12 m; 12x18 m; 18x18 m; 18x24 m; 24x24 m; 24x30 m e 30x30 m, foram determinadas à uniformidade de distribuição para cada espaçamento utilizando CUC e CUD sendo a umidade do solo monitorada utilizando a técnica do TDR. A uniforme de distribuição de água foi maior para os menores espaçamentos entre aspersores para superfície e no perfil do solo, e o manejo da irrigação quando baseado na redistribuição da água infiltrada no solo promove uma avaliação mais segura do manejo da irrigação. PALAVRAS-CHAVE: irrigação; aspersão; umidade. UNIFORMITY OF WATER APPLICATION IN SURFACE AND IN THE SOIL DEPTH USING THE TECHNIQUE TDR SUMMARY: With the purpose of evaluate the uniformity of water distribution on the surface and in the soil profile was done in the experimental field of the Faculty of Agricultural Engineering of the State University of Campinas (short FEAGRI/UNICAMP), a grid with 196 collectors in square format spaced between these 2 m. Simulated overlapping data in different spacing between sprinklers, and such: 6x6 m, 6x12 m, 12x12 m, 12x18 m, 18x18 m, 18x24 m, 24x24 m, 24x30 m and 30x30 m, were determined the distribution uniformity for each spacing using CUC and CUD being monitored soil moisture using the TDR technique. The uniform distribution of water was greater for the smaller spacing between sprinklers surface and in the soil profile and irrigation management when based on the redistribution of water infiltrated into the soil promotes a safer evaluation of irrigation management. KEYWORDS: irrigation; sprinkler; moisture 1 Doutorando, FEAGRI/UNICAMP, Av. Candido Randon, CEP , Campinas, SP. Fone (19) e- mail: ivo_zution@yahoo.com.br 2 Mestrando, FEAGRI/UNICAMP, Campinas, SP 3 Professor Pós-doctor, FEAGRI/UNICAMP, Campinas, SP

2 INTRODUÇÃO De acordo com Bernardo, Soares e Montovani (2009), um dos principais parâmetros para avaliação de um sistema de irrigação é a uniformidade de aplicação de água na superfície da área irrigada. A uniformidade de distribuição da água reflete diretamente no manejo e desempenho da cultura no campo, na qualidade e quantidade da produção e dos produtos, e na eficiência do uso da água, bem como no custo da irrigação. O primeiro coeficiente de uniformidade foi proposto por Christiansen (1942 apud NETO; LIER; FRIZONNE, 1994), o qual adota o desvio médio absoluto como medida de dispersão (CUC). O mesmo autor em seu trabalho, também cita o coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD), proposto por Criddle et al., (1956 apud NETO; LIER; FRIZONNE, 1994), o qual introduziu outra medida da uniformidade, considerando a razão entre a média do menor quartil e a lâmina média coletada. Com a movimentação de água através dos poros do solo de um local de maior potencial para outro de menor potencial, espera-se haver uma redistribuição da água aplicada e, consequentemente, uma melhoria na qualidade da irrigação, que pode estar em dissonância com a avaliada na superfície (PAIVA, 1980). A técnica TDR (Time Domain Reflectometer) pode ser utilizada para mensuração da água no perfil do solo através constante dielétrica do mesmo, através da medição do tempo para um pulso eletromagnético emitido em barras condutoras paralelas, cravadas no solo, alcançar o seu final e voltar ao ponto de emissão. Topp et al. (1980) afirmam que a precisão é suficiente para sugerir o uso do TDR sem necessidade de calibração para os diferentes solos. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a uniformidade de distribuição de água na superfície e no perfil do solo após a irrigação por aspersão utilizando a técnica da TDR. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, FEAGRI/UNICAMP, localizado nas coordenadas geográficas: Latitude S e Longitude W a uma altitude de 620 m. Segundo a classificação climática de Köppen o clima da cidade de Campinas é Cwa/Cfa. O solo da área é classificado como sendo Latossolo Vermelho Distroférrico (EMBRAPA, 1999). Foi instalada uma malha com 196 coletores em formato quadrado (26 x 26 m) espaçados 2 m e fixados a uma altura de 0,40 m em relação à superfície do solo. O sistema de irrigação utilizado foi do tipo aspersão, sendo instalado no centro da malha um aspersor de ½, com bocal de 3,5 x 2,5 mm, operando a 300 KPa. Para monitorar a umidade do solo foi utilizada a técnica do TDR (TOPP et al., 1980), equipamento modelo TDR 100 portátil com interface RS232 e coletor de dados CR1000 Datalogger com leitura do sinal eletromagnético automaticamente. As sondas TDR utilizadas constituíram-se de 3 hastes de aço inoxidável com comprimento útil de 0,15 m cada, com calibração de acordo com as características específicas do solo. Determinou-se a umidade inicial do solo ( ) com o intuito de quantificar a capacidade máxima de armazenamento de água na profundidade de avaliação segundo método adaptado de Bernardo, Soares e Montovani (2009).

3 Foram coletados 64 pontos de umidade do solo distribuídos uniformemente na área com o TDR portátil, tornando o processo de coleta mais rápido minimizando a interferência do tempo na umidade do solo durante a retirada dos dados. Posteriormente realizou-se a espacialização dos dados utilizando o método da krigagem, sendo possível determinar as informações em pontos onde não foram realizadas amostragens de umidade do solo. O tempo de aplicação de água pelo aspersor foi calculado seguindo (BERNARDO et al., 2009). Atingido esse tempo procedeu-se a leitura do volume de água dos coletores instalados e logo após foi coleto os dados da umidade do solo dos pontos anteriormente descritos. A partir da diferença dos valores de umidade obtidos antes e depois da irrigação, foi obtida a lâmina infiltrada em cada ponto. Com as lâminas precipitadas e infiltradas, simularam-se sobreposições dos dados em diversos espaçamentos entre aspersores, sendo tais: 6x6 m; 6x12 m; 12x12 m; 12x18 m; 18x18 m; 18x24 m; 24x24 m; 24x30 m; e 30x30 m. Determinou-se a uniformidade de aplicação para cada espaçamento utilizando CUC (equação 1) e CUD (equação 2). (eq. 1) Onde: CUC coeficiente de uniformidade de Christiansen, n número de coletores da área, Xi lâmina de água coletada no i-ésimo coletor (mm), Xm valor médio das lâminas de água coletadas (mm). (eq. 2) Onde: CUD coeficiente de uniformidade de distribuição, e X 25 média de 25% do total de coletores com as menores lâminas (mm). RESULTADOS E DISCUSSÃO A lâmina liquida de irrigação (LLI) foi estimada com base na umidade do solo na capacidade de campo e a média dos valores de umidade antes da irrigação, obtidos com o TDR portátil. A partir da razão entre a LLI e a eficiência de aplicação adotada de 80%, obteve-se a lâmina bruta sendo 15,3 mm e consequentemente o tempo de irrigação correspondente a 2,32 h. Os resultados obtidos do CUC e CUD, utilizando as lâminas de precipitação e infiltradas no solo, para diferentes espaçamentos entre aspersores são apresentados na Tabela 1. A classificação dos coeficientes foi feita segundo Bernardo, Soares e Mantovani (2009). Os valores do CUC e CUD diminuíram tanto para a lâmina precipitada como para a infiltrada, com o aumento dos espaçamentos das sobreposições entre aspersores, resultados semelhantes também foram encontrados por Vanzela, Zocoler e Hernandez (2002) examinando o CUC na superfície e no perfil do solo. Comparando-se os coeficientes calculados, verifica-se como o CUD é mais rigoroso às variações na distribuição de água de um sistema de irrigação, essa observação também foi realizada por Paulino et al., (2009) em avaliações de sistemas de irrigação por aspersão convencional em cultivo de olerículas.

4 CUC CUD I. Z. Gonçalves et al. Tabela 1. Coeficientes de uniformidade para a lâmina precipitada (p) e infiltrada (i) para os espaçamentos entre aspersores. Espaçamento (m) Área (m 2 ) CUC p CUD p CUC i CUD i 6x ,04 Excelente 90,51 Excelente 98,41 Excelente 97,29 Excelente 6x ,17 Excelente 86,52 Bom 96,01 Excelente 94,95 Excelente 12x ,09 Bom 81,94 Ruim 72,94 Regular 59,36 Insuficiente 12x ,30 Regular 68,46 Ruim 56,78 Insuficiente 32,49 Insuficiente 18x ,61 Regular 51,77 Insuficiente 62,13 Ruim 31,95 Insuficiente 18x ,32 Insuficiente 16,28 Insuficiente 31,98 Insuficiente 4,78 Insuficiente 24x ,95 Insuficiente 3,99 Insuficiente 20,10 Insuficiente 0,00 Insuficiente 24x ,50 Insuficiente 0,00 Insuficiente 1,07 Insuficiente 0,00 Insuficiente 30x ,00 Insuficiente 0,00 Insuficiente 0,00 Insuficiente 0,00 Insuficiente Levando em conta que o valor mínimo indicado pela literatura do CUC para sistema de irrigação por aspersão corresponde a 80%, os espaçamentos máximos que poderiam ser utilizados seriam até 12x12 e 6x12 para a lâmina precipitada e infiltrada respectivamente. Os dados das lâminas apresentaram uma alta correlação, demostrando que os valores do CUC e CUD obtidos para a lâmina infiltrada estão diretamente relacionados com a lâmina precipitada (Figura 1). Porém, para 6x12 m, 12x12 m, 12x18 m e 18x18 m simulados a uniformidade de água no solo e na superfície foram diferentes, devendo este fator considerado no manejo da irrigação (a) r = 0, (b) r = 0, Área da sobreposição (m 2 ) Área da sobreposição (m2) Figura 1. Coeficientes de uniformidade de Christiansen (a) e de distribuição (b) em função da área de sobreposição. Na prática, as diferenças apresentadas nos dados da uniformidade na superfície e no perfil do solo, influencia na tomada de decisões no momento de realizar o dimensionamento do sistema de irrigação. Segundo Bernardo, Soares e Mantovani (2009), para uma boa distribuição de água sobre a área irrigada, os aspersores devem ser espaçados de modo que se obtenha uma superposição entre os perfis de distribuição de água dos aspersores, ao longo da linha lateral e entre linhas laterais ao longo da linha principal, tal superposição dependera do tipo de aspersor e da intensidade de vento da área a ser irrigada. CONCLUSÕES O CUC e o CUD foram maiores na superfície e no perfil do solo para os menores espaçamentos simulados. O monitoramento do manejo de irrigação por aspersão deve levar em

5 consideração o estudo da redistribuição de água no solo, servindo como informação no dimensionamento das linhas de irrigação promovendo maior sustentabilidade ao sistema. O uso da técnica de medição de umidade no solo, através do equipamento TDR, foi adequado, podendo ser usada em trabalhos de campo desta natureza. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BERNARDO, S; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. Viçosa: UFV, 8ª ed p. CHRISTIANSEN, J. Irrigation by sprinkling. University of California Experimental Station. Berkeley, p apud NETO, D. D.; LIER, Q. de J. V; FRIZZONE, J. A. Determinação da lâmina média de irrigação em pivô central, Sci. Agric., Piracicaba, SP, v. 51, n. 1, p , CRIDDLE, W.D.; DAVIS, S.; PAIR, C.H.; SHUCKELY, D.G. Methods for evaluation irrigation systems. Washington, USDA, p. (Agricultural Handbook, 82). apud NETO, D. D.; LIER, Q. de J. V; FRIZZONE, J. A. Determinação da lâmina média de irrigação em pivô central, Sci. Agric., Piracicaba, SP, v. 51, n. 1, p , EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA-EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Rio de Janeiro, p. PAIVA, J. B. D. Uniformidade de aplicação de água, abaixo da superfície do solo, utilizando irrigação por aspersão. São Carlos, p. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. PAULINIO, M. A. O; FIGUEIREDO, F. P.; FERNANDES, R. C.; MAIA, J. T. L. S.; GUILHERME, D. O.; BARBOSA, F. S. Avaliação da uniformidade e eficiência de aplicação de água em sistemas de irrigação por aspersão convencional. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, v.3, n.2, p.48-54, 2009 TOPP, G.C.; DAVIS, J.L.; ANNAN, A.P. Electromagnetic determination of soil water content: Measurement in coaxial transmission lines. Water Resources Research, v.16, p , VANZELA, L. S.; ZOCOLER, J. L. HERNANDEZ, F. B. T. Uniformidade de distribuição da água acima e abaixo da superfície do solo em um sistema de irrigação por aspersão convencional. Anais... XXXI Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola. Salvador, BA, 2002