Apostila irrigação ufvjm 2012, Projetos de Engenharia Aeronáutica e Programação de Computadores. Faculdade de Belém (FABEL)
Victor.Hugo1
Victor.Hugo130 de Junho de 2016

Apostila irrigação ufvjm 2012, Projetos de Engenharia Aeronáutica e Programação de Computadores. Faculdade de Belém (FABEL)

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Apostila irrigação ufvjm 2012
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Relações água solo

MINISTERIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI

DIAMANTINA – MINAS GERAIS

APOSTILA

Irrigação e Drenagem

Prof. Dr. Cláudio Márcio P. de Souza

Diamantina-MG Agronomia Janeiro/2013

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 2 de 77

2

Relações água solo planta

O manejo da irrigação é uma etapa muito importante na produção agrícola. A aplicação

de água no momento e quantidade adequados para o desenvolvimento das culturas envolve

uma série de conhecimentos sobre os parâmetros de solo e a relação destes com a água. O

estudo destas relações é muito importante para que o manejo inadequado da irrigação

(excesso ou deficiência hídrica) não seja fator limitante da produção.

1.0 Conteúdo de água no solo.

1.1 Densidade1 absoluta ou Massa especifica do solo (Ds)

É a relação entre a massa das partículas do solo seco e o volume total da amostra.

)(..

)(sec... ).(

3

3

cmcilindrodovolume

gosolodemassa cmgDs 

1.2 Densidade2 de partículas ou Massa especifica do solo (Dp)

É a relação entre a massa das partículas do solo seco e o respectivo volume das

partículas (excluído os poros).

)(...

)(sec... ).(

3

3

cmparticulaspelasocupadovolume

gosolodemassa cmgDp 

1.3 Porosidade3 do solo ( α )

Calculada em função da densidade do solo e da densidade de partículas, refere-se ao

volume de vazios existentes no solo.

100*1(%)  

  

 

Dp

Ds

1 Obs: varia de 0,7 g cm

-3 , até 1,8 g cm

-3 para solos arenosos.

2 Obs: a densidade das partículas dos solos é quase constante e igual a 2,6 g cm

-3 .

3 Obs: em geral a porosidade dos solos minerais varia entre 25% e 60%, normalmente 40-50%.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 3 de 77

3

1.4 Umidade do solo

É a quantidade de água contida numa amostra de solo. Pode ser expressa com

base em massa de solo (gravimetricamente) ou com base no volume de solo

(volumetricamente). Pode ser determinada por vários procedimentos:

Gravimetria (Padrão de Estufa): consiste em tomar uma amostra de solo

úmido, pesar e secá-lo a 105 o C até peso constante. O conteúdo de água se calcula

por diferença de peso, é o procedimento mais exato, também usado para calibração

de outros.O inconveniente é o tempo gasto para secar a amostra.

Método dos blocos de resistência elétrica (Bouyoucos): Baseia-se na medida

da resistência elétrica do solo, por meio de dois eletrodos inseridos em um bloco de

gesso, nylon ou fibra de vidro.

Sonda de nêutrons: Este método se baseia na propriedade do H de reduzir a

velocidade dos nêutrons rápidos (cuja massa e tamanho são parecidos com o H)

emitidos por uma fonte radioativa.

Reflectometria: Também conhecido como TDR (Time Domain Reflectometry),

se baseia na relação que existe entre o conteúdo de água no solo e sua constante

dielétrica. Aplica-se uma onda eletromagnética de alta freqüência ao solo e mede-se

a velocidade de propagação.

1.4.1 Umidade gravimétrica

100* )(sec...

)(.. (%)

gosolodemassa

gaguademassa Ug

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 4 de 77

4

1.4.2 Umidade volumétrica

100* )(......

)(..... (%)

3

3

cmnaturalestruturasuacomsolodevolume

cmamostranacontidaaguadevolume Uv

Obs: conhecendo-se a densidade do solo (Ds), é possível calcular a umidade

volumétrica (Uv) com o uso da expressão:

Uv (cm 3 cm

-3 ) = Ug (%) * Ds (g cm

-3 )

Logo o volume de poros ocupados por ar (Ea) = α – Uv

Obs: Também chamado de volume de vazios.

A lamina de água (h), a umidade volumétrica (Uv) e a profundidade do solo (p)

estão relacionados pela expressão:

100

* pUv h

Infiltração da Água no Solo

É o nome dado ao processo pelo qual a água penetra no solo, através de sua

superfície. É um fator muito importante na irrigação, visto que ela determina o tempo em

que se deve manter a água na superfície do solo ou a duração da aspersão, de modo que se

aplique uma quantidade desejada de água. É expressa em termos de lâmina de água mm h -1

,

cm h -1

ou l h -1

.

A velocidade de infiltração (VI) depende diretamente da textura e da estrutura dos

solos. Em um mesmo tipo de solo a VI varia em função: da umidade do solo na época da

irrigação; a porosidade do solo; existência ou não de camadas permeáveis, ao longo do

perfil.

Há vários métodos e varias maneiras de determinar a VI de um solo. Para que seu

valor seja significativo, o método de determiná-la deve ser condizente com o tipo de

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 5 de 77

5

VI inicial

VI básica

(VIB)

VI

(cm h -1

)

4

3

2

1

0,5 1,0 1,5 2,0 Tempo (hora) Figura: Velocidade de infiltração de água no solo versus tempo.

irrigação que será usado naquela área. Portanto podemos classificar os diversos tipos de

irrigação, segundo a infiltração, em dois grupos:

-Infiltração somente na vertical (aspersão e inundações).

-Infiltração ocorrendo na vertical e na horizontal: (sulco).

Sendo assim, ao se fazer

irrigação em sulco, a VI deve ser

determinada pelo método da “Entrada-

Saída” de água no sulco, pelo método

do “Infiltrômetro de Sulco”, ou pelo

método do balanço de água no sulco.

No caso de irrigação por

aspersão ou por inundação deve-se

determinar a VI pelo método das

“Bacias”, do “Infiltrômetro de Anel” ou do “Infiltrômetro de Aspersor”.

Segundo a VIB de um solo, pode-se classificá-lo em:

Classificação da VIB em função da velocidade de infiltração.

Muito alta > 3,0 cm h -1

Alta 1,5-3,0 cm h -1

Media 0,5-1,5 cm h -1

baixa <0,5 cm h -1

OBS: Na irrigação por

aspersão a intensidade de

precipitação dos aspersores

não deve ultrapassar a

velocidade básica de

infiltração do solo, para

evitar encharcamento do

terreno e escoamento

superficial.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 6 de 77

6

Lista 1

Exercício 1: Solo Ds=1,4g cm -3

. Qual será sua porosidade? Resp. 46%

Exercício 2: Supondo a 1m de profundidade, quanto pesa 1ha de solo do exemplo 1,

quando está totalmente seco? E quando saturado?

Resp.: Massa = 14000 ton. ha -1

. E quando saturado 18600 ton. ha -1

.

Exercício 3: No solo dos exemplos anteriores considere Uv=15%. Choveu 20mm que se

infiltraram em 40cm de profundidade. Calcular as novas umidades (Ug e Uv).

Exercício 4: Um solo de Ds=1,25g cm -3

, Dp=2,6g cm -3

se encontra saturado, pretende-se

drenar a 80cm de profundidade. Considerando Ea=20%. Pergunta-se:

Qual a umidade (Uv) do solo? Resp.: 32%.

Quanto de água vai ser eliminado por ha? Resp.: 1600m 3 de água ha

-1 .

Exercício 5: Se colocar um volume de 150L de água em um reservatório de base 60x80cm,

qual será a lamina formada? Resp.: 312,5mm.

Exercício 6: Se 1L de água for colocado em um recipiente de base 100x100cm, qual será a

altura de água (lamina)?. Resp.: 1mm.

Exercício 7: Preciso irrigar uma área de 8ha com uma lamina de 10mm, qual seria o

volume de água necessário? Resp.: 800m 3 .

Exercício 8: Um tanque classe A evaporou 10mm em 2 dias. Qual o volume de água em

litros evaporado por dia? Resp.: 22,8L.

Exercício 9: Qual o volume de um tanque classe A? Resp.: 285 L.

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7

Exercício 10: Qual o armazenamento de água à profundidade de 60cm para as umidades

Uv% 35,8; 42,3; 44,1; respectivamente para as profundidades 0-20, 20-40 e 40-60cm.

Resp.: 244,4mm.

Ou seja, cada m 2 desse solo ate a profundidade de 60cm contem 244,4L de água.

Exercício 11: Qual a composição ideal dos solos visando o desenvolvimento vegetal?

Exercício 12: O que são textura e estrutura?

Exercício 13: Através de um anel amostrador de diâmetro interno igual a 7cm, de altura de

5cm determinou-se o peso de um solo seco em estufa igual a 198,19g. Qual a densidade

desse solo? Resp.: Ds=1,03 g cm -3

Exercício 14: A densidade aparente de um solo é 1,3g cm -3

e o peso da amostra seca em

estufa 105-110 o C é 150g. Determinar a porosidade desse solo. Considerando a umidade

volumétrica média do exercício 7, determinar o volume de vazios.

Exercício 15: Quais solos são mais pesados: os argilosos ou os arenosos? Por quê?

Exercício 16: Supondo-se um teor de umidade volumétrica de 0,25 numa camada de

profundidade de solo de 40cm, quanto de água está armazenado no solo? Resp.: 100mm.

Obs: Valores de VIB em função da textura do solo

Arenosa: 25 a 250 mm h -1

.

Franco arenosa: 13 a 76 mm h -1

.

Franco arenosa argilosa: 5 a 20 mm h -1

.

Franco argilosa: 2,5 a 15 mm h -1

.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 8 de 77

8

Estado energético da Água no Solo

Depois da umidade, o estado de energia da água é, provavelmente, a característica

mais importante do solo. A água sempre se movimenta dos pontos de maior energia para os

de menor energia, ou seja, a tendência universal de toda matéria na natureza a assumir um

estado de menor energia.

Formas de energia

Para definir o estado da energia da água, podem-se utilizar as seguintes formas de

expressão:

Energia Cinética: a energia cinética na maioria dos casos é desprezível

g

Vm Ec

.2

. 2 

Sendo Ec= Energia cinética da água em kg m, m= massa da água em kg, V=

velocidade da água, m.s -1

; g= aceleração da gravidade em ms -2

.

Energia Potencial: é de suma importância na caracterização do estado de energia

(função de posição e condição interna da água no ponto em consideração).

E= m.g.h

Sendo h = altura em que se encontra o corpo em m.

Movimento da água

Figura 1: Movimento água.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 9 de 77

9

Unidades de potencial

Os potenciais de água no solo, tendo sido definidos a partir do conceito de

potencial químico de uma substância, têm como unidade energia por unidade de massa de

água (J.kg -1

) ou energia por unidade de volume (J.m -3

).

)..( .

233 pressaodeunidadePa

m

N

m

mN

m

J

V

E 

Além de serem expressos em Pascal, é muito importante e convencional expressar os

potenciais da água em termos de altura de coluna de água. Neste caso considera-se que:

hg V

E a ..

portanto gV

E h

a .. 

Podemos facilmente deduzir que:

gmV

VaE h

a ..

. 

portanto gm

E h

a . 

Para converter energia com base em peso para energia com base em volume:

m

E

V

E a

Algumas unidades:

1 atm=760 mm de Hg = 1 kgf cm -2

= 10,33 metros de coluna d’água mca.

1 bar= 10 5 newtons.m

-2 = 10

5 Pa

1 atm=101,354 kPa = 0,101354 M Pa que é a unidade atualmente recomendada.

1 atm=1 013 548 baria

1 PSI=0,068 atm = 0,68 mca

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 10 de 77

10

Potencial total da água no solo (ψt)

Do ponto de vista de extração de água do solo pelas plantas, não basta somente

conhecer o conteúdo de água presente neste solo, e sim a energia com que esta água esta

retida. Por definição ψt é “ Quantidade de trabalho que é preciso aplicar para transportar

reversível e isotermicamente uma quantidade de água desde uma situação padrão de

referencia a um ponto do solo considerado”.

O estado de energia em que se encontra a água pode ser descrito pela função

termodinâmica da “Energia Livre de Gibbs” que no sistema solo-planta-atmosfera recebe o

nome de potencial total de água.

Devido às baixas velocidades com que a água se desloca no solo, a energia cinética

é desprezada. As diferenças de energia potencial ao longo dos diferentes pontos no sistema

dão origem ao movimento da água no solo.

Componentes do potencial total da água no solo

Composto basicamente por quatro componentes, e representados pela letra grega Ψ.

Onde:

Ψt= Potencial total; Ψm= Potencial matrico; Ψo= Potencial osmótico; Ψg= Potencial

gravitacional; Ψp= Potencial de pressão.

Ψt = Ψm + Ψos + Ψg + Ψp

*A

*B *C

*D

Se

ψA>ψB logo A – B

ψA<ψB logo B – A

ψC>ψA logo C – A

Figura 2: Representação esquemática do potencial total da água no solo

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 11 de 77

11

Potencial gravitacional (Ψg). Está relacionado com a força da gravidade.

Potencial matricial(Ψm). Refere-se aos estados de energia da água e suas interações

com as partículas sólidas do solo. Depende da textura, estrutura, superfície específica,

afinidade da água com as partículas do solo, etc. Na pratica é determinada pelo tensiômetro

(campo), placas de Richards e Funis (Laboratório).

O potencial matricial esta intimamente relacionado com os fenômenos de adsorção e

capilaridade.

*A

Referencia -

+

20 cm

Logo ψg A=-20cm Figura 3: Potencial gravitacional.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 12 de 77

12

Os valores de potencial mátrico podem ser calculados pelas seguintes equações:

-Tensiômetro com manômetro de mercúrio: Ψm= -12,6 * h + x + P

Onde: Ψm = potencial matricial de água no solo (cmca)

H = altura da coluna de mercúrio (cm).

x = altura da cuba de mercúrio ate nível do solo (cm).

P = centro da cápsula ate o nível do solo (cm).

-Tensiômetro com manômetro de Bourbon Ψm= -L + 0,098 C

Onde: Ψm= potencial matricial de água no solo em kPa

C= distancia da cápsula ao manômetro (cm).

L= é a leitura do manômetro em cbar ou kPa.

-Tensiômetro com manômetro digital (Tensímetro) Ψm= L + 0,098 C

Onde: Ψm= potencial matricial de água no solo em cbar ou kPa

C= distancia da cápsula ao manômetro (cm).

L= é a leitura do manômetro em cbar ou kPa.

A relação entre potencial matricial e o teor de umidade é dado pela curva

característica de retenção de água no solo, fundamental no manejo da irrigacao (Figura 4).

Figura 4. Curva característica de água no solo.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 13 de 77

13

Curva característica de água no solo.

O tensiômetro é um equipamento que permite se determinar o potencial matricial da

água no solo e não a umidade diretamente. Por isso, a sua utilização deve ser acompanhada

de uma curva característica ou curva de retenção de água no solo, a qual relaciona valores

de potencial matricial (ψm) com o conteúdo de água no solo.

Conhecendo-se a curva característica de água do solo, pode-se estimar o potencial

matricial conhecendo-se umidade e vice-versa. Existem vários modelos utilizados para se

justar os dados de umidade do solo com potencial matricial, destacando-se entre os demais,

o modelo de van Genuchen 1980:

mn

m

rs r

]).(1[ 

 

 

Sendo:

ψ=Potencial matricial (cmca).

θs= Umidade saturação (cm 3 .cm

-3 ).

θr= Umidade residual (cm 3 .cm

-3 ).

θ= Umidade atual (cm 3 .cm

-3 ).

α, m, n= parâmetros de ajuste do modelo.

Exemplo: Considere uma curva de retenção com os seguintes valores: θr=0,039, θs=0,484,

ψm=50,8cmca, α, m, n=16,353; 0,2681; 0,213 respectivamente. Qual é a umidade do solo

neste momento? Resp.: 0,325 cm 3 .cm

-3

Exemplo: Para um tensiômetro instalado a 30cm de profundidade, distancia da cuba ate o

solo de 5cm e altura da coluna de mercúrio de 20cm, umidade volumétrica na capacidade

de campo de 0,35 e ponto de murcha permanente de 0,20 (volume). Deseja-se saber se está

no momento de proceder à irrigação. Obs considere: irrigar toda vez que a umidade atingir

40% da água disponível. Obs: Ui=Ucc-40%(Ucc-Upmp).

As plantas possuem diferentes capacidades de extrair água do solo, algumas são

capazes de retirar água sob altas tensões (algodão). Outras retiram a baixas (alface).

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 14 de 77

14

Tabela 1: Potenciais de água no solo indicado para algumas culturas:

Cultura Tensão de água no

Solo (kPa)

Cultura Tensão de água no

Solo (kPa)

Alface 40-60 Couve-flor 60-70

Batata 20-40 Melão 30-80

Cebola 15-45 Tomate 30-100

Obs: Os tensiômetros operam nas faixas de no máximo até 80kPa. Pegando a maioria das faixas de manejo

das culturas, correspondendo a mais de 50% da água útil (CC e PMP) contida no solo, nos arenosos essa

porcentagem pode-se elevar ate 75%.

Potencial osmótico (Ψo): Está relacionado com o total de sais no solo. Muito importante

em solos salinos. Dependendo do nível de salinidade do solo,

Ψos=-0,36*CE

Onde:

Ψos= potencial osmótico, em atm.

CE= condutividade elétrica do extrato de saturação do solo (mmhos/cm)

determinado em laboratório.

Potencial de Pressão (Ψp): Decorrente da pressão externa sobre a água, é uma pressão

hidrostática, normalmente maior que a atmosférica, portanto maior que zero: é positiva em

muitas células de plantas como, também, num solo saturado abaixo da linha do lençol

freático.

Nesse componente de pressão somente serão consideradas as pressões positivas, e,

portanto elas só existem em condições de solos saturados na presença de uma lamina de

água sobre a superfície do solo.

Ψp = d g h

Onde: d= densidade do fluido.

g= aceleração da gravidade

h= diferença entre o ponto considerado e a superfície do fluido.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 15 de 77

15

Exemplo: Qual o sentido de movimento da água?

Sendo o caminhamento da água dos pontos de maior energia para os de menos:

A-B, ΨA = ΨB; não existe movimento. B-C,ΨC > ΨB; C – B.

D-B, ΨD > ΨB; D-B.

C-D, ΨC > ΨD; C-D.

Exemplo 1: Determinar o potencial total da água no solo a 1,20m de profundidade em atm,

sabendo-se que há um lençol freático, cujo nível fica a 50cm da superfície.Resp.: -

50cmca=-0,048atm.

Disponibilidade de água no solo

A freqüência de irrigação requerida para uma cultura, sob determinado clima,

depende grandemente da quantidade d’água que pode ser armazenada no solo, após uma

irrigação.

Ponto Ψg(cm) Ψm(cm) Ψ(cm)

A 0 -100 -100

B -20 -80 -100

C -40 -30 -70

D -20 -60 -80

A Referencia

-

+

20 cm

Logo ψg A=-2cm

B

C

D 20 cm

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 16 de 77

16

Saturação:

Um solo está saturado quando todos os seus poros estão cheios de água. No estado

de saturação o potencial matricial da água no solo é zero.

Capacidade de campo (CC):

Terminado o processo de drenagem chega um ponto em que o solo não perde mais

água, neste estado disse-se que o solo esta na

capacidade de campo “ou seja, é máximo de água

que o solo pode reter sem que haja percolação”.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 17 de 77

17

Determinação no campo:

O solo é completamente umedecido, até uma profundidade de mais ou menos 1,5m,

por meio de irrigação normal ou de represamento d’água, em uma bacia de 2m de diâmetro,

durante o tempo necessário. Após o umedecimento do solo, sua superfície é coberta com

um plástico para evitar evaporação. O teor de umidade é então determinado, em intervalos

de 24h por amostragens em cada camada de 5cm, até a profundidade desejada. A

amostragem e determinação da umidade deve continuar ate que se note que a variação do

teor de umidade, no período de 24h, tenha se tornado mínima, ao longo do perfil. Um

gráfico de teor de umidade versus tempo ajuda a decidir qual é o teor de umidade que

melhor representa a capacidade de campo. Este método é mais preciso e funciona como

método padrão. Uma única amostragem, em determinado tempo, em geral após 24h, em

solos arenosos e 48 em argilosos, é muito usado na prática, porém pode causar sérios erros.

Determinação no Laboratório:

Método da curva de tensão (curva característica). A tensão, que foi considerada

como equivalente a “CC”, é de 1/10 de atmosfera, para solo de textura grossa, e de 1/3 de

atmosfera, para solos de textura fina.

A tensão geralmente usada é de 1/3 de atmosfera, para qualquer tipo de solo. Esta

curva de tensão é determinada em laboratório com “panela” e “membrana” de pressão ou

funil de “Bukner”, podendo ser usados solos sem estrutura ou com estrutura natural, sendo

este ultimo mais trabalhoso, porem mais preciso.

O teor de umidade na “CC” pode variar de 8%, em peso, para solos arenosos, ate

mais de 30%, em solo argilosos.

Ponto de murcha permanente (PMP):

Em condições de campo, é comum notar que pela tarde alguns

vegetais murcham, mesmo estando o solo com teor de umidade

relativamente alto. Eles recuperam a turgidez durante a noite e

permanecem túrgidos até a tarde do dia seguinte. Este caso é chamado

de “murchamento temporário”, e é mais comum durante os dias

muitos quentes.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 18 de 77

18

PMP é aquele em que a planta que murcha durante a tarde não recupera a sua

turgidez durante a noite, e na manhã seguinte permanece murcha. Somente recuperará sua

turgidez após irrigação ou chuva.

Este conceito é usado para representar o teor de umidade no solo abaixo do qual a

planta não conseguira retirar água do solo na mesma intensidade que ela transpira,

aumentando a cada instante a deficiência de água na planta, o que a levará a morte, caso

não seja irrigada. “PMP” é o limite mínimo da água armazenada no solo que será usada

pelas vegetais.

Determinação do PMP:

É muito difícil determiná-lo em condições de campo, porque o teor de umidade no

solo, ou a sua tensão, varia com a profundidade, e sempre haverá movimente d’água de

outros pontos para a zona do sistema radicular da planta indicadora do PMP.

A pratica comum é cultivar girassol em vasos fechados. Quando as folhas inferiores

murcham, as plantas são colocadas em câmara úmida e escura, ate que elas restabeleçam

sua turgidez, sendo então recolocadas sob a luz. Este processo será repetido ate que as

folhas inferiores não consigam restabelecer sua turgidez, sendo então determinado o teor de

umidade do solo, o qual será o “ponto de murcha permanente”.

Verificou-se em pesquisas que o teor de umidade de uma amostra de solo

destorroado e submetido a uma tensão de 15 atmosferas é bem próximo do valor

encontrado com o método de indicação do “PMP”, pelo girassol.

A tensão de 15 atm é obtida colocando-se o solo em membrana de celulose

(membrana de pressão) ou em prato de cerâmica poroso (panela de pressão) colocando-as

na câmara e aumentando a pressão sobre a membrana ou prato até atingir 15 atmosferas. A

amostra ficará sobre esta tensão até que dela não saia mais água, ou seja, a água retida pelo

solo está com tensão igual ou maior do que 15 atmosferas. O teor de umidade determinado

nestas amostras representa o Ponto de Murchamento.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 19 de 77

19

Água útil:

Independente das dificuldades encontradas nas determinações de CC e PMP, esses

tem um grande significado agronômico, e representam os limites máximos e mínimos da

umidade do solo que pode ser utilizada pelas culturas. A quantidade de água compreendida

entre esses valores é definida como “Água Útil”. Pode ser expressa em termos de umidade

gravimétrica ou volumétrica.

PMPCCAu 

Exemplo: Uma análise de um solo tem as seguintes características: ds=1,45, dp=2,6,

CC=36% e PMP=20%. Calcular os conteúdos de água nos estados de saturação, capacidade

de campo e ponto de murchamento, expressando em mm e m 3 ha

-1 de água útil.

Resp.:

Estado θv(%) h (mm) m 3 ha

-1

Saturação 44 220 2200

CC 36 180 1800

PMP 20 100 1000

A.u 36-20 80 800

Exemplo: Considerando que se queira drenar o solo do exemplo anterior, quanto de água se

obteria? Resp.: 400m 3

ha -1

ou 400mm.

Exemplo: Um solo de 70cm de profundidade tem CC=28%, PMP=11%. Supondo uma

evapotranspiração de 6mm dia -1

. Se o solo esta na CC, quantos dias serão necessários para

a umidade desse solo alcançar o PMP? Resp.: 20 dias.

Exemplo: No solo do exemplo anterior pretende-se irrigar quando o conteúdo de água

atingir 70% da água útil.Sem considerar eficiência da irrigação, calcule o intervalo de

irrigação. Resp.: 6 dias.

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 20 de 77

20

Disponibilidade Total de Água do Solo (DTA)

É uma característica do solo, a qual corresponde à quantidade de água que o solo

pode reter ou armazenar por determinado tempo.

ds PMPCC

DTA * 10

(  

Onde:

DTA: disponibilidade total de água, em mm cm -1

de solo;

CC: capacidade de campo, % em peso.

PMP: ponto de murchamento, % em peso.

Ds: densidade aparente do solo, em g cm -3

.

Ou ainda: DsPMPCCV *)( 

Sendo V= m3 de água disponível, por ha, em cada cm de profundidade do solo.

Capacidade Total de Água no Solo (CTA)

Tanto a quantidade de chuva quanto a irrigação só devem ser consideradas

disponíveis para a cultura no perfil do solo que esteja ocupado pelo seu sistema radicular.

ZDTACTA *

Em que:

CTA= capacidade total de água no solo em mm;

Z= profundidade efetiva 4 do sistema radicular, em cm.

Tabela: Profundidade efetiva das raízes crescendo em solos homogêneos (cm)

Alfafa 90-180 Milho 30-100

Feijão 30-60 Cana 50-150

Citrus 50-150 Hortaliças 20-40

4 A profundidade efetiva do sistema radicular (Z) deve ser tal que, pelo menos, 80% do sistema radicular da

cultura esteja nela contida. Ela depende da cultura e da profundidade do solo na área.

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Capacidade Real de Água no Solo (CRA)

Em irrigação, nunca se deve permitir que o teor de umidade do solo atinja o ponto

de murchamento, isto é, deve-se somente usar, entre duas irrigações sucessivas, uma fração

da capacidade total de água do solo, ou seja:

fCTACRA *

sendo:

CRA= capacidade real de água no solo, em mm;

f= fator de disponibilidade, sempre menor que 1.

O fator de disponibilidade ( f ) varia entre 0,2 e 0,8. Os valores menores são usados

para culturas mais sensíveis ao déficit de água no solo, e os maiores para as culturas mais

resistentes. De modo geral, podem-se dividir as culturas irrigadas em três grandes grupos.

Tabela: Fator de disponibilidade de água no solo ( f )

Grupo de culturas Valores de f

Verduras e legumes 0,2-0,6

Frutas e forrageiras 0,3-0,7

Grãos e algodão 0,4-0,8

Dentro de cada grupo o valor de f a ser usado dependerá da maior ou menor

sensibilidade da cultura ao déficit de água no solo e da demanda evapotranspirométrica da

região. É comum o uso do valor fé f = 0,4 para verduras e legumes; f = 0,5 para frutas e

forrageiras e f = 0,6 para grãos e algodão.

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Irrigação Real Necessária (IRN)

É a quantidade real de água que se necessita aplicar por irrigação, cada vez que se

irriga. Pela definição de IRN, consideram-se dois casos distintos:

Com irrigação total

Quando toda água necessária à

cultura foi suprida pela irrigação. Neste

caso a IRN deverá ser igual ou menor do

que a capacidade real de água no solo.

CRAIRN

que substituindo nas equações anteriores

fica:

10

***)( fZDsPMPCC IRN

 

Com irrigação suplementar

Quando parte da água necessária à

cultura for suprida pela irrigação e outra

parte pela precipitação efetiva (Pe).

PeCRAIRN 

que substituindo nas equações anteriores

fica:

Pe fZDsPMPCC

IRN  

 10

***)(

Irrigação Total Necessária (ITN)

É a quantidade total de água que

se necessita aplicar por irrigação, cada

vez que se irriga, ou seja:

Ea

IRN ITN

sendo:

ITN= quantidade total de irrigação

necessária, em mm ou m 3 ha

-1 .

Ea= eficiência de aplicação da

irrigação, em decimal.

Exemplo: Calcular a disponibilidade de água para a seguinte condição:

Local: Ribeirão Preto, Irrigação total, solo: CC=32% em peso, PMP=18% em peso,

Ds=1,2gcm -3

, cultura: milho, Z=50cm, f = 0,5. Resp.: IRN<=42mm. Ef.100%.

Exemplo: Considerando que houve uma chuva de 14 mm, Qual seria a irrigação real

necessária? Resp.: 28mm ou 280m 3 ha

-1 .

Irrigação e Drenagem Parte 1 Página 23 de 77

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A disponibilidade de água geralmente aumenta à medida que a textura do solo vai

diminuindo. Na tabela abaixo se tem os limites comumente encontrados nas texturas

básicas, em mm de água, por cm de solo.

Tabela: Limites de disponibilidade total de água (DTA), em mm de água por cm de solo,

para as diferentes texturas.

Textura Disponibilidade total de água (DTA)

mm cm -1

do solo m 3 ha

-1 por cm de solo

Grossa 0,4-0,8 4-8

Media 0,8-1,6 8-16

Fina 1,2-2,4 12-24

Necessidade Hídrica das Culturas

A evapotranspiração - Coeficiente de cultivo

O conhecimento dos fatores climáticos é de fundamental importância para o manejo

racional da irrigação. Estes fatores permitem com uma aproximação bastante boa estimar a

evapotranspiração, que é o consumo de água de um determinado local, através da

evaporação da água do solo e pela transpiração das plantas, ocorrida durante o processo de

fotossíntese.

É a somatória de dois termos: transpiração (a água que penetra pelas raízes das

plantas, utilizada na construção dos tecidos ou emitida pelas folhas, reintegrando-se à

atmosfera) e evaporação (a água é evaporada pelo terreno adjacente às plantas, por uma

superfície de água ou pela superfície das folhas quando molhadas por chuva ou irrigação

for evaporada sem ser usada pela planta).

Existem três formas ou conceitos de evapotranspiração da cultura geralmente

empregados, que são:

Evapotranspiração real ou efetiva (ETr): Quantidade de água realmente consumida por

uma cultura determinada (conjunto solo-cultura) em um intervalo de tempo considerado

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Evapotranspiração potencial ou máxima (ETp): Quantidade de água realmente

consumida, em um determinado intervalo de tempo pela cultura em plena atividade

vegetativa, livre de enfermidades, em um solo cujo conteúdo de água se encontra próximo à

capacidade de campo.

Evapotranspiração de referencia (ETo): Chamamos de evapotranspiração de referência

(ETo), a evapotranspiração estimada através das diferentes fórmulas empíricas obtidas por

diferentes autores. Essas fórmulas baseiam-se em dados meteorológicos e apresentam-se

em grandes variações, necessitando desde poucos dados, até modelos mais complexos, que

exigem um grande número de elementos climáticos.

Uma maneira bastante prática e barata de se estimar a ETo, é através do Tanque

Classe A. Trata-se de um evaporímetro (tanque) circular, com 1,21 metros de diâmetro, por

0,254 metros de altura e construído em chapa galvanizada número 22. É assentado no solo

sobre um estrado de caibros de 0,10 x 0,05 x 1,24 metros, nivelado sobre o terreno. O

Tanque Classe A é cheio de água limpa até 5 cm da borda superior e se permite um nível

mínimo de água de 7,5 cm, a partir da borda, ou seja, a cada 25 mm (2,5 cm) de evaporação

devemos restaurar o volume do tanque. Sua operação é bastante simples e a variação do

nível da água é medida com o auxílio de uma ponta de medida, tipo gancho, assentada em

cima do poço tranquilizador, também devidamente nivelado, sendo a precisão da medida de

cerca de 0,02 mm. A leitura do nível de água é realizada diariamente e a diferença entre

leituras caracteriza a evaporação no período.

Com as leituras diárias ainda não temos a evapotranspiração, portanto torna-se

necessária a conversão da evaporação do Tanque Classe A, para evapotranspiração de

referência (ETo). A ETo é definida como a perda de água sofrida por uma superfície

coberta de vegetação rasteira, em fase de desenvolvimento ativo, cobrindo totalmente o

terreno, no qual a umidade não limita o desenvolvimento ótimo da planta. Estas condições

observadas determinam que somente os parâmetros externos à superfície (parâmetros

climáticos) sejam os responsáveis pelo processo de evapotranspiração. Assim, a ETo pode

ser calculada pela expressão:

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ETo = ECA x Kp Kp = f (vento, umidade relativa, bordadura)

sendo: Kp = coeficiente de Tanque.

O coeficiente do Tanque Classe A (Kp) depende da velocidade do vento, da

umidade relativa e do tamanho da bordadura formada por grama batatais plantada em volta

do Tanque Classe A. Para a nossa região, a maior parte do ano se apresenta com um Kp da

ordem de 0,75. Para estufas adotar Kp=1.

No entanto, o que realmente se deseja é a evapotranspiração da cultura, ou seja,

devemos repor a água que foi consumida pela cultura de interesse econômico e este

consumo varia em função do estágio de desenvolvimento da cultura e de cultura para

cultura. Assim, a evapotranspiração da cultura é obtida multiplicando-se a

evapotranspiração de referência pelo coeficiente de cultura (Kc).

ETc=ETo x Kc

Onde: Kc = f (espécie, estádio)

O ciclo da cultura é dividido em fases fenológicas e cada fase assume valores

distintos de Kc. Para a cultura da uva na região noroeste do Estado de São Paulo estes

valores variam entre 0,3 e 0,7. Assim, estas fases são chamadas de período de crescimento

(ou período vegetativo) cultura, floração, formação da colheita (aumento da tamanho dos

frutos) e maturação. Os valores de Kc devem ser multiplicados pela ETo para a obtenção da

evapotranpiração cultural (ETc).

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