75 GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN 1984-3801) VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DA APLICAÇÃO DE ÁGUA NA CULTURA DO PIMENTÃO Márcio José de Santana 1*, Ayza Eugênio Viana Camargos 1, José Daniel Cambraia Beirigo 1, Uander da Costa Pereira 1, Talita Melo Campos 1, Stefany Silva de Souza 1 Resumo: Objetivou-se determinar a produtividade do pimentão e a lâmina ótima econômica para esta cultura cultivada nas condições de Uberaba, MG. O trabalho foi conduzido no setor de Olericultura do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro. Os tratamentos constaram de cinco níveis de reposição de água no solo (70, 100, 130, 160 e 190% da lâmina para elevar o solo à capacidade de campo). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições. Foram determinados: produtividade, número de frutos, diâmetro do caule, altura da planta e eficiência do uso da água. A maior produtividade foi de 43.721,80 kg ha -1 para uma lâmina de 438,7 mm. A maior eficiência do uso da água foi verificada com 100% de reposição (lâmina de 350,1 mm) de 115,32 kg mm -1 ha -1. A lâmina ótima econômica foi de 438,6 mm. Palavras-chave: Capsicum annuum L., manejo da irrigação, lâmina ótima econômica. TECHNICAL AND ECONOMIC VIABILITY OF WATER APPLICATION ON THE CULTURE OF SWEET PEPPER Abstract: It was aimed to determine the yield of the pepper plant and the optimum economic depth grown in Uberaba, MG. The work was conducted in the vegetable plant sector of Triângulo Mineiro Federal Institute of Education, Science and Technology (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro). The treatments consisted of five water replacement levels in soil (70%, 100%, 130%, 160% and 190% of the depth to raise the soil to the field capacity).the experimental design was completely randomized with four replications. The following parameters were determined: yield, number of fruits, stem diameter, plant height and water use efficiency. The highest yield found was of 43,721.80 kg ha -1 for a 438.7 mm depth. The highest water use efficiency was verified when applying 100% of replacement (350.1 mm depth) of 115.32 kg mm -1 ha -1. The optimum economic depth was of 438.6 mm. Keywords: Capsicum annuum L, irrigation management, optimum economic depth. 1. Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro - Rua João Batista Ribeiro, 4000, Merces, Uberaba (MG). CEP: 38064-230. *E-mail: marciosantana@iftriangulo.edu.br. Autor para correspondência. Recebido em: 24/06/10. Aprovado em: 08/08/11.
M. J. Santana et al. 76 INTRODUÇÃO A família solanaceae possui grande valor comercial e as culturas que se destacam neste grupo são o tomate, o pimentão e a berinjela, que são cultivadas em parte em ambiente protegido, o que favorece sua produção mesmo em épocas de entressafra. Essas são culturas exigentes em tratos culturais, dentre os quais a irrigação exerce forte influência na produção e qualidade dos frutos, uma vez que são consideradas sensíveis ao déficit hídrico. O objetivo principal da irrigação é proporcionar às culturas, no momento oportuno, a quantidade de água necessária para seu ótimo crescimento e, assim, evitar a redução dos rendimentos, provocada pela falta de água, durante as etapas de desenvolvimento sensíveis à escassez (AYERS & WESTCOT, 1991). As hortaliças têm seu desenvolvimento intensamente influenciado pelas condições de umidade do solo. A deficiência de água é, normalmente, o fator mais limitante à obtenção de produtividades elevadas e produtos de boa qualidade, mas o excesso também pode ser prejudicial. A reposição de água ao solo por irrigação, na quantidade e no momento oportuno, é decisiva para o sucesso da horticultura (MAROUELLI et al., 1996). O fornecimento de água normalmente é realizado de maneira empírica, sendo que a quantidade de água benéfica às plantas tem limites definitivos, quando em excesso ou déficit torna-se prejudicial à cultura (RODRIGUES & GOTO, 2000). A quantidade de água aplicada por irrigação deve ser suficiente para elevar a umidade do solo à capacidade de campo, na camada correspondente a profundidade efetiva do sistema radicular, de modo geral, atingindo até 40 cm (SILVA et al., 2000). No entanto, muitos trabalhos envolvendo irrigação e fertilizantes apontam recomendações genéricas que visam à obtenção de produtividades físicas máximas, sem qualquer preocupação com a economicidade (OLIVEIRA, 1993). A utilização da irrigação, com base nessas informações, poderá torná-la inviável do ponto de vista econômico, já que o ótimo econômico, geralmente, não corresponde à máxima produtividade física. Frizzone (1987) relata que as variáveis da função de produção água-cultura podem ser expressas de diferentes maneiras: a variável independente água pode ser representada pela transpiração, evapotranspiração, lâmina de água aplicada durante o ciclo, dentre outras. Ao usuário da irrigação é mais interessante utilizar como variável independente a lâmina de água aplicada à parcela, mesmo que apenas parte dela seja usada no processo de evapotranspiração. Em geral, a variável dependente refere-se à produtividade agrícola comercial de grãos, frutos, matéria verde ou seca. Por fim, as funções de produção águacultura são particularmente importantes para as análises de produção agrícola quando a água é escassa. Para o processo de planejamento, essas funções constituem o elemento básico de decisão dos planos de desenvolvimento e, relativo à operação de projetos de irrigação, permitem tomar decisões sobre planos ótimos de cultivo e ocupação de área para produção econômica com base na água disponível. Define-se uma função de produção como sendo as relações técnicas entre um conjunto específico de fatores envolvidos num processo produtivo qualquer e a produção física possível de se obter com a tecnologia existente (FERGUSON, 1998). Diante do exposto objetivou-se determinar a produtividade e as lâminas ótimas física e econômica para a cultura do pimentão, cultivado sob irrigação. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido em uma estufa modelo arco, localizada na área experimental do Setor de Olericultura do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro, em
Viabilidade técnica... 77 Uberaba, MG. O mesmo se localiza a 800 m de altitude, com latitude de 19º 39 19 S e longitude de 47º 57 27 W. O solo da área experimental foi classificado como Latossolo Vermelho distroférrico. As equações de ajuste das curvas características de retenção de água no solo, para as camadas de 0-20 e 20-40 cm de profundidade, segundo modelo de Genuchten (1980), foram obtidas de acordo com Dourado Neto et al. (1995). Com o auxílio do software Soil Water Retention Curve (SWRC) versão 3.0, foram obtidos os parâmetros de ajuste das equações. A obtenção da curva de água no solo foi realizada em amostras deformadas, sendo que para tensões de 2, 4, 6, 8 e 10 kpa, foi utilizado o método do funil de placa porosa (Funil de Hainess) e, para as tensões de 33, 100, 500 e 1500 kpa, a câmara de pressão de Richards. O cultivar utilizado foi Casca Dura Ikeda. O experimento foi conduzido em um delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições (canteiros) e cinco tratamentos (70, 100, 130, 160 e 190% da lâmina necessária para, diariamente, elevar a umidade do solo à capacidade de campo Tabela 1). Cada parcela experimental foi constituída por duas linhas de plantio com 16 plantas. As plantas localizadas no centro da parcela (quatro) foram consideradas úteis (coleta dos dados experimentais). Tabela1 - Lâminas de irrigação (mm) aplicadas à cultura do pimentão cultivada em Uberaba, MG. Tratamentos Lâminas aplicadas (mm) 70% 245,8 100% 350,1 130% 455,3 160% 560,4 190% 665,5 O espaçamento utilizado para as plantas de pimentão foi de 0,75 x 1,0 m. Foi instalada uma bateria de tensiômetros em três parcelas do tratamento 100%, em duas profundidades (0,10 e 0,30 m). Para aplicação dos tratamentos, foi adotado um sistema de irrigação por gotejamento, sendo emissores do tipo in-line inseridos no tubo, no momento da extrusão e distanciados entre si de 0,75 m (um emissor por planta). Obtida a tensão média no tratamento considerado 100%, as lâminas dos demais tratamentos foram obtidas por meio de uma relação. As características avaliadas foram: altura e diâmetro do colo das plantas (aos 50, 70 e 90 dias após o transplantio), a produtividade média (kg ha -1 ), número de frutos comerciais por planta e eficiência do uso da água na irrigação. O modelo utilizado para o ajuste da função de produção foi um polinômio do segundo grau, conforme Equação 1. 2 y = f ( w) = a + bw + cw (1) em que: y = produtividade (kg ha -1 ); w = lâmina total de água aplicada (mm) e a, b e c = parâmetros da equação. Py representou o preço médio (R$ 1,50 kg -1 ) do pimentão nos meses de janeiro a abril de 2010, no comércio do Triângulo Mineiro, microrregião do estado de Minas Gerais, onde se localiza o município de Uberaba, MG. Pw representou o custo do volume unitário de água, acrescido do custo de energia utilizada no bombeamento, da depreciação do sistema de irrigação e dos custos de operação e manutenção deste sistema, conforme Pereira (2005). Para a composição do custo da irrigação a ser empregado na análise econômica, tomou-se por base o sistema de
M. J. Santana et al. 78 gotejamento por expressar a realidade dos produtores da região. O custo do sistema de irrigação utilizado foi de R$ 6.500,00 ha -1. O valor residual foi estimado em 20% do valor da aquisição, segundo Pereira (2005), o que equivale a R$ 1.300,00. A depreciação do sistema foi calculada conforme Equação 2. ( Vc Vr) Dp = (2) Vu em que: Dp = depreciação do sistema (R$); Vc = valor de compra do sistema (R$); Vr = valor residual do sistema (R$) e Vu = vida útil do sistema (anos). Brasil (1987) relata que a manutenção e a operação do sistema de irrigação equivalem a 2% do valor de aquisição, o que representa R$ 65,00 (dois ciclos produtivos por ano) por ciclo. O custo da energia para bombeamento varia de acordo com a classe de consumidor e tipo de contrato. Considerou-se no presente trabalho, a classe consumo rural normal e o grupo de tensão B, sem contrato. Foram considerados o consumo de energia (kwh), e o custo final de energia (R$), calculados conforme as Equações 3 e 4, sugeridas por Carvalho e Reis (2000). C = 2,64 + 0,8. Potência( cv) (3) T.NH CustoFinal = (4) 0,82 em que: C = consumo de energia (kw h -1 ); T = tarifa de consumo (R$ kw h -1 ) e NH = número de horas de irrigação (h). Para o cálculo da energia de bombeamento, utilizouse a lâmina aplicada no tratamento 100%. O valor da tarifação para o mês de março de 2010 foi de R$ 0,2033 kw h -1. Substituindo todos os valores citados anteriormente, nas Equações 3 e 4, obteve-se o valor do custo da lâmina de R$ 0,3121 mm -1. Considerando que o lucro é máximo quando a primeira derivada do rendimento em relação à lâmina total de água for igual à relação entre fator e produto, tem-se as Equações 5, 6 e 7. A lâmina ótima econômica foi obtida a partir da Equação 7. L( Y ) Y =. Py Pw (5) Y Pw = (6) Py Y Pw = b + 2 cw = Py (7) O produto físico marginal (PFMa) foi obtido a partir da função de produção estimada e gerada a equação 8. y = -0,7198w 2 + 631,65w 94.852 (R 2 = 96,11%) (8) Considerou-se como lâmina de água economicamente ótima aquela que conduziu ao rendimento com máxima margem bruta. Dessa forma, derivou-se a estimativa das funções de produção, obtendo-se o valor do produto físico marginal (PFMa) e, em seguida, igualou-se à relação preço da água e do produto (CARVALHO, 1995; PEREIRA, 2005). Y = 1,4396w + 631,65 = Pw Py RESULTADOS E DISCUSSÃO Houve diferença apenas para a produtividade e o número de frutos. Especificamente, foi notado aumento da produtividade com posterior decréscimo, após a aplicação de aproximadamente 440 mm de água (Figura 1). Para Guimarães (1988), o déficit hídrico ocasiona murchamento das plantas, prejudicando sua fisiologia, culminando em queda de produtividade. Já o excesso de água promove asfixia das raízes e menor absorção de nutrientes podendo ocasionar perdas de produtividades. Outro autor que encontrou resultado semelhante foi Santana (2007).
Viabilidade técnica... 79 Produtividade média (kg ha -1 ) 44000 38000 32000 26000 20000 14000 8000 y = -0,7198x 2 + 631,65x - 94852 R 2 = 0,9611 200 300 400 500 600 700 800 Lâmina aplicada (mm) Figura 1 - Produtividade média de pimentão, em função da lâmina aplicada, cultivado em Uberaba, MG. Já Fernandes et al. (2002) não encontraram diferença aplicando diferentes lâminas de irrigação na cultura do pimentão. As lâminas foram de 82,06, 100,02 e 122,32 mm de água, aplicada para os tratamentos de 70, 100, e 130%, respectivamente, da evaporação do tanque classe A. Este resultado provavelmente ocorreu devido ao excesso de água das chuvas (275,2 mm), durante a condução do experimento. Diferentes níveis de irrigação por gotejamento na cultura do pimentão, foram avaliados por Teodoro et al. (1993) que observaram aumento da produção quando a irrigação foi realizada com 30% da água disponível consumida. Concluíram também que em ambientes considerados mais secos (70% da água disponível consumida), houve aumento no número de frutos defeituosos. Santana et al. (2004) estudaram os efeitos dos níveis de reposição de água no solo na cultura do pimentão híbrido Fortuna Super e concluíram que as irrigações realizadas diariamente, elevando-se a umidade do solo próxima à capacidade de campo (10 kpa), possibilitou as maiores médias para produção total e comercial de frutos da cultura. Caixeta (1987) avaliando diferentes sistemas de irrigação, lâmina de água e frequência de irrigação por gotejamento na cultura do pimentão, demonstrou que as maiores produções foram obtidas com irrigações diárias e a quantidade de frutos comercial e total apresentou comportamento semelhante ao do peso médio dos frutos. Igualando-se à primeira derivada a zero (PFMa=0), obteve-se a lâmina ótima física de 438,7 mm, como constatado na Tabela 2. Observa-se também, pela Tabela 2, que os valores de lâmina ótima econômica e produtividade máxima econômica são de 438,6 mm e 43.721,7 kg ha -1, respectivamente. Tabela 2 - Lâmina que proporcionou a máxima produtividade física estimada (L.F.), produtividade física máxima estimada (P.F.), máxima produtividade econômica (L.O.) e produtividade economicamente ótima (P.O.). L.F. (mm) P.F. (kg ha -1 ) L.O. (mm) P.O. (kg ha -1 ) 438,7 43.721,8 438,6 43.721,7
M. J. Santana et al. 80 A partir do ponto em que PFMa foi nulo, a aplicação de maiores lâminas de água favoreceu valores negativos (Tabela 3), indicando que o uso dessas lâminas é antieconômico. Mesma tendência foi observada por Pereira (2005) e Santana (2007). Tabela 3 - Produtos físicos marginais (PFMa) para as diferentes lâminas aplicadas. Reposição de água no solo (%) Lâminas aplicadas (mm) PFMa 70 245,8 277,90 100 350,1 127,61 130 455,3-23,85 160 560,4-175,13 190 665,5-326,54 Nas figuras 2 e 3 estão, respectivamente, os valores de número de frutos e eficiência do uso da água. Verifica-se que o número de frutos foi máximo com lâminas próximas de 500 mm. Caixeta (1987) avaliou o efeito da aplicação de diferentes lâminas em turnos de rega na cultura do pimentão irrigado por gotejamento e verificou que o número total de frutos se elevou com aumento da quantidade de água aplicada. Quando o valor do produto físico marginal (PFMa) atinge zero, conclui-se que a lâmina aplicada proporcionou a máxima eficiência da variável em questão. Para isso, igualou-se a primeira derivada da equação da Figura 2 a zero (PFMa=0), obtendo a lâmina ótima física de 543,75 mm. 21 y = -0,0002x 2 + 0,2175x - 30,113 R 2 = 0,9909 Número de frutos 17 13 9 5 200 300 400 500 600 700 800 Lâmina aplicada (mm) Figura 2 - Número de frutos de pimentão por planta, em função da aplicação de crescentes lâminas de irrigação, em Uberaba, MG. Foi verificado que a máxima eficiência do uso da água foi de 115,32 kg ha - 1 mm -1, quando a reposição de água foi de 100% (Figura 3). Reposições consideradas excessivas (160 e 190%) proporcionaram menores valores de eficiência do uso da água. Estes tratamentos promoveram menores produtividades. A eficiência do uso da água relaciona a produção de biomassa ou mesmo comercial pela quantidade de água aplicada
Viabilidade técnica... 81 ou evapotranspirada. Em irrigação, o aumento da eficiência do uso da água está diretamente ligado ao aumento da produção (DINAR, 1993). Efic. Uso da água (kg mm -1 ha -1 ) 130 110 90 70 50 30 y = -3E-05x 2 + 0.0409x + 3.6682 R 2 = 0.79 10 70 100 130 160 190 Reposição de água (%) Figura 3 - Eficiência do uso da água em função da reposição de água no solo, em Uberaba- MG. do crescimento da cenoura (Daucus carota CONCLUSÃO L.) irrigada. 1995. 78f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 1995. A cultura do pimentão foi sensível às diferentes reposições de água no solo. A lâmina de água que proporcionou a máxima produtividade econômica foi de 438,6 mm com 43.721,7 kg ha -1. A maior eficiência do uso da água foi de 115,32 kg ha -1 mm -1 quando a reposição de água foi de 100%. CARVALHO, J. A.; REIS, J. B. R. S. Avaliação dos custos de energia de bombeamento e determinação do diâmetro econômico da tubulação. Ciência e Agrotecnologia, v. 24, p. 441-449, 2000. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AYERS, R. S.; WESTCOT, D. W. A qualidade da água na agricultura. Campina Grande: UFPB, 1991. 218p. BRASIL. PROGRAMA NACIONAL DE IRRIGAÇÃO. Tempo de irrigar: manual do irrigante. São Paulo: Mater, 1987. 160p. CAIXETA, T. J. Estudo comparativo entre sistemas de irrigação por sulco e gotejamento e efeito da lâmina de água e freqüência de irrigação por gotejamento na cultura do pimentão. 1987. 60f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 1987. CARVALHO, J. A. Coeficientes de cultura, avaliação econômica da produção e análise DINAR, A. Economic factors and opportunities as determinants of water use efficiency in agriculture. Irrigation Science, v. 14, p. 47-52. 1993 DOURADO NETO, D.; NIELSEN, D. R.; HOPANS, J. W.; PARLANGE, M. B. Programa SWRC (Version 1.00): Soil- Water Retention Curve (Software). Piracicaba: ESALq; Davis: University of California, 1995. FERGUSON, C. E. Teoria microeconômica. Rio de Janeiro: Forense Universitária, 1998. FERNANDES, D. L.; LIMA, L. M. L.; SOUZA, M. W. R.; MELO, P. C.; TEODORO, R. E. F.; LUZ, J. M. Q.; CARVALHO, J. O. M. Utilização de
M. J. Santana et al. 82 substratos orgânicos na produção de pimentão, sob diferentes lâminas de irrigação. Horticultura Brasileira, v. 20, p. 1-4, 2002. FRIZZONE, J. A. Funções de resposta do feijoeiro ao uso do nitrogênio e lâmina de irrigação. In: Simpósio sobre o manejo de água na agricultura. Campinas, 1987. Anais... Campinas, 1987. p. 123-133. GENUCHTEN, M. T. A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal, v. 44, p. 892-898, 1980. GUIMARÃES, C. M. Efeitos fisiológicos do estresse hídrico. In: ZIMMERMANN, M. J. O.; ROCHA, M.; YAMADA, T. Cultura do feijoeiro: fatores que afetam a produtividade. Piracicaba, Associação Brasileira para Pesquisa da Potassa e do Fosfato, 1988. p. 157-174. MAROUELLI, W. A.; SILVA, W. L. C.; SILVA, H. R. Manejo da irrigação em hortaliças. Brasília: Embrapa, 1996. 72p. OLIVEIRA,S. L. Funções de resposta do milho doce ao uso de irrigação e nitrogênio. 1993. 91f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 1993. RODRIGUES, S. D.; GOTO, R. Lâminas de água e diferentes coberturas de solo influenciando na produção do pimentão em ambiente protegido. Horticultura Brasileira, v. 18, p. 240, 2000. SANTANA, M. J. Resposta do feijoeiro comum a lâminas e épocas de suspensão da irrigação. 2007. 108 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2007. SANTANA, M. J.; CARVALHO, J. A.; FAQUIN, V.; QUEIROZ, T. M. Produção do pimentão (Capsicum annuum L.) irrigado sob diferentes tensões de água no solo e doses de cálcio. Ciência e Agrotecnologia, v. 28, 1385-1391, 2004. SILVA, E. L.; PEREIRA, G. M.; CARVALHO, J. A.; VILELA, L. A. A.; FARIA, M. A. Manejo de irrigação das principais culturas. UFLA: FAEPE, 2000. 85p. TEODORO, R. E. F.; OLIVEIRA, A. S.; MINAMI, K. Efeitos da irrigação por gotejamento na produção do pimentão (Capsicum annuum L.) em casa-devegetação. Scientia Agricola, v. 50, p. 237-243. 1993. PEREIRA, J. R. D. Viabilidade técnica e econômica das aplicações de água e nitrogênio no cultivo de gladíolo (Gladiolus grandiflorus L.). 2005. 80 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2005.