NECESSIDADES HÍDRICAS DAS CULTURAS

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS Escola de Agronomia e Engenharia de Alimentos Setor de Engenharia Rural NECESSIDADES HÍDRICAS DAS CULTURAS Prof. José Alves Júnior jalves@cnpaf.embrapa.br

2. DEFINIÇÕES • A necessidade hídrica de cultura é quantificada através da evapotranspiração (ET). A ET de uma área vegetada corresponde ao total de água transferido para atmosfera na forma de vapor d’água, simultaneamente da superfície do solo (evaporação – E) e da superfície das folhas (transpiração – T). • Fisicamente E e T são iguais, pois envolvem mudança de estado físico da água, de líquido para vapor. Porém, pode-se dizer que a T é evaporação biologicamente controlada, devido a ação dos estômatos.

3. CONDIÇÕES NECESSÁRIAS p/ ET • Água – disponibilidade no reservatório do solo (umidade na capacidade de campo ou próximo daquela) • Energia – calor latente de vaporização da água (L) • Estômatos abertos – H2O é transferida para atmosfera e CO2 é captado  fotossíntese • Remoção do vapor – a ação do vento remove o vapor da superfície evaporante, gerando gradientes de concentração de vapor d’água. L = 2,501 – (2,361 · 10-3)·T, com L (MJ kg-1) e T (oC) Exercício 1) Demonstre que se T = 20oC então L = 2,45 MJ kg-1

4. UNIDADES • A ET pode ser expressa em unidades de energia, por unidade de área e de tempo (MJ m-2 dia-1) ou em altura de lâmina d’água por unidade de tempo (mm dia-1) 2,45 MJ m-2 dia-1 = 1 mm dia-1 Exercício 2) A radiação solar global (Rg) incidente num determinado espelho d’água foi de 15,65 MJ m-2 dia-1, num dia de temperatura média igual a 20oC. Se toda a Rg fosse usada exclusivamente para evaporar água, qual seria a lâmina e o volume de água evaporados?

5. FATORES DE CONVERSÃO

6. + SOBRE TRANSPIRAÇÃO A TRANSPIRAÇÃO • Depende: • Abertura dos estômatos • luz • água • temperatura • condições atmosféricas • taxa de absorção de água

7. DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE UMA CULTURA • ENVOLVE TRÈS ETAPAS: • Determinação da ET de referência (ETo) • Determinação do coeficiente de cultivo (Kc) • Multiplicação do Kc pela ETo ETc = Kc · ETo

8. EVAPOTRANSPIRAÇÃO DA CULTURA DE REFERÊNCIA (ETo) • DOORENBOS e PRUITT (1977), no Manual 24 da FAO, apresentaram a definição de ETo tendo a grama como cultura de referência, ou seja, “ETo é a quantidade de água evapotranspirada na unidade de tempo e de área, por uma cultura de baixo porte (8 a 15 cm), verde, cobrindo totalmente o solo, de altura uniforme e sem deficiência de água”.

9. MÉTODOS DE ESTIMATIVA DA ET (ETo) • Equação de Hargreaves (1985) ETo = 0,0023·Ra·(Tm+17,8)·(Tx-Tn)0,5 Ra = radiação solar no topo da atmosfera (mm dia-1); Tm = temperatura média do ar (oC); Tx = temperatura máxima do ar (oC) e Tn = temperatura mínima do ar (oC) Tm = (Tx + Tn) / 2 Exercício 3) Local = Cruz das Almas (12º de latitude Sul); Mês = janeiro; Tx = 28ºC; Tn = 20ºC (valores hipotéticos). Determinar a ETo média diária para aquele mês bem como a ETo total mensal.

10. VALORES DE Ra Radiação solar no topo da atmosfera (mm dia-1) na Bahia em função da latitude e época do ano. (Valores do 15o dia representativos de cada mês). Exercício 3) Local = Cruz das Almas (12º de latitude Sul); Mês = janeiro; Tx = 28ºC; Tn = 20ºC (valores hipotéticos). Determinar a ETo média diária para aquele mês bem como a ETo total mensal.

11. MÉTODOS DE ESTIMATIVA DA ET (ETo)... • Método do Tanque Classe A – através da lâmina d’água evaporada no tanque evaporimétrico é possível estimar a ETo. Pressuposto básico: a cultura de referência sem deficiência hídrica, portanto transpirando na capacidade máxima, responde às mesmas variáveis meteorológicas (vento, radiação, temperatura e umidade relativa) que uma superfície de água livre exposta ao ar atmosférico. • A ETo é obtida convertendo-se a lâmina d’água evaporada no TCA (ECA) em ETo, através do coeficiente do tanque (Kp). ETo = ECA · Kp

12. DETALHES DO TANQUE CLASSE A • Instalação do TCA: • O tanque deve ser instalado em nível, sobre um estrado de madeira a 15 cm do solo. Objetivo: evitar trocas energéticas com o solo, o que pode aquecer a massa líquida e interferir na evaporação. • Estrado de madeira em tinta branca, dimensão de 130 cm x 130 cm. • O tanque é cheio de água limpa até ó nível superior (5 cm abaixo da borda livre do tanque). Portanto, a profundidade máxima de água no tanque é de 20 cm.

13. DETALHES DO TANQUE CLASSE A... • Operação do Tanque: • A leitura do nível d’água no tanque é sempre feita pela manhã, em intervalos de 24 horas • A leitura do nível d’água é feita no poço tranqüilizador, utilizando-se para isso o micrômetro de gancho. • Para o cálculo da evaporação total deve-se considerar as seguintes condições: a) sem ocorrência de precipitação; b) com ocorrência de precipitação  50 mm e c) com ocorrência de precipitação  75 mm. • A lâmina d’água evaporada do TCA entre duas observações consecutivas e que atende às três condições acima pode ser obtida pela seguinte equação: ECA = L1 – L2 + P - H

14. DETALHES DO TANQUE CLASSE A... ECA = L1 – L2 + P - H ECA = lâmina d’água evaporada (mm); L1 = leitura inicial do nível da água feita com o micrômetro; L2 = leitura final da água feita com o micrômetro; P = lâmina d’água precipitada, lida no pluviômetro; H = lâmina d’água transbordada do tanque. • Operação do Tanque: (Cont...) • Sempre que o nível da água descer para 7,5 cm da borda superior, o tanque deve ser reenchido. Ou seja, 25 mm (20-17,5 = 2,5 cm) é a máxima variação permitida para o nível da água no tanque. • A água no tanque deve ser trocada pelo menos uma vez por mês, ou quando se tornar muito suja e/turva. As impurezas afetam a taxa de evaporação.

15. DETALHES DO TANQUE CLASSE A... Exercício 4) No dia 21 de junho a leitura num TCA foi 45,42 mm e 24 horas depois, foi 50,65 mm. Sabendo-se que a precipitação total no período, indicada pelo pluviômetro, foi de 10,23 mm, calcule a lâmina d’água evaporada (ECA) no intervalo. Exercício 5) O que teria acontecido, no caso anterior se precipitação não tivesse ocorrido?

16. MEDIDA DA ET Figura 3. Tanques evaporimétricos tipo Classe A. Fonte: INMET TCA.avi

17. COEFICIENTE DO TANQUE • Agora que vc. já conhece como obter ECA, é preciso determinar o coeficiente do tanque (Kp), para obtenção definitiva da ETo. • O Kp é função da velocidade média diária do vento medida a 2 m de altura, umidade relativa média, exposição do tanque e extensão da bordadura em torno do tanque. Veja a tabela a seguir:

18. Posição do Tanque B (m)* Exposição A Tanque circundado por grama UR média (%) Posição do Tanque B (m)* Exposição B Tanque circundado por solo nu UR média (%) Vento (km/dia) Baixa <40 Média 40-70 Alta >70 Baixa <40 Média 40-70 Alta >70 Leve <175 1 10 100 1000 0,55 0,65 0,70 0,75 0,65 0,75 0,80 0,85 0,75 0,85 0,85 0,85 1 10 100 1000 0,70 0,60 0,55 0,50 0,80 0,70 0,65 0,60 0,85 0,80 0,75 0,70 Moderado 175-425 1 10 100 1000 0,50 0,60 0,65 0,70 0,60 0,70 0,75 0,80 0,65 0,75 0,80 0,80 1 10 100 1000 0,65 0,55 0,50 0,45 0,75 0,65 0,60 0,55 0,80 0,70 0,65 0,60 Forte 425-700 1 10 100 1000 0,45 0,55 0,60 0,65 0,50 0,60 0,65 0,70 0,60 0,65 0,70 0,75 1 10 100 1000 0,60 0,50 0,45 0,40 0,65 0,55 0,50 0,45 0,70 0,65 0,60 0,55 Muito forte >700 1 10 100 1000 0,40 0,45 0,50 0,55 0,45 0,55 0,60 0,60 0,50 0,60 0,65 0,65 1 10 100 1000 0,50 0,45 0,40 0,35 0,60 0,50 0,45 0,40 0,65 0,55 0,50 0,45 COEFICIENTE DO TANQUE... Tabela 2 - Valores de Kp em função dos dados meteorológicos da região e do meio em que o tanque Classe A se encontra instalado (DOORENBOS e PRUITT, 1977).

19. COEFICIENTE DO TANQUE... • Exercício 6) Um tanque Classe A encontra-se instalado no centro de uma área circular recém-arada e gradeada de 10 ha. Leituras no tanque durante uma semana indicaram uma evaporação média de 5,5 mm dia-1. As condições de vento e umidade durante aquele intervalo de tempo foram: velocidade do vento 3,2 m s-1 e umidade relativa do ar 68%. Com base nessas condições: • o coeficiente, Kp • a ETo média do período (mm dia-1) • a ETo acumulada no período (mm) • a ETc média (mm dia-1) de uma cultura com Kc = 0,95 • a ETc acumulada (mm) no período

20. COEFICIENTE DA CULTURA • Quociente existente entre a evapotranspiração máxima (ou potencial), em uma dada fase do plantio, e o valor da evapotranspiração de referencia. • A FAO desenvolveu uma tabela com valores de Kc para diferentes culturas,em diferentes estádios de desenvolvimento e para duas condições atmosférica.

21. COEFICIENTE DA CULTURA

22. FATORES QUE AFETAM A ET • Fatores Climáticos: • Saldo de Radiação (Rn): fonte de energia para o processo. Depende da radiação solar incidente e do albedo da vegetação. • Temperatura do ar (T): calor sensível contribui com parte da energia necessária ao processo e a temperatura está diretamente ligada à umidade relativa e ao déficit de saturação do ar.

23. FATORES QUE AFETAM A ET... • Umidade Relativa (UR): atua junto com a temperatura, determinando o déficit de saturação do ar, um dos componentes do poder evaporante do ar. • Vento (U): responsável pela remoção do ar saturado junto à superfície das folhas. Responsável pelo transporte de calor de áreas mais secas (advecção de calor sensível). É o outro componente do poder evaporante do ar.

24. FATORES QUE AFETAM A ET... • Fatores da Planta : • Espécie: relacionado à arquitetura foliar, à resistência ao transporte de vapor no estômato e a outros aspectos morfológicos que interferem diretamente na evapotranspiração. • Coeficiente de Reflexão (albedo): afeta o saldo de radiação, principal fonte de energia para o processo.

25. FATORES QUE AFETAM A ET... • Área Foliar: relacionada ao tamanho da superfície foliar disponível para o processo de transpiração. • Altura da planta: interfere na interação planta-atmosfera. • Profundidade do Sistema Radicular: relacionado ao volume de solo explorado pelas raízes, objetivando o suprimento de água à planta.

26. FATORES QUE AFETAM A ET... • Fatores de Manejo e do Solo: • Espaçamento / Densidade de Plantio: determina o nível de competição entre os indivíduos da mesma espécie. • Tipo de Solo: solos argilosos têm maior capacidade de armazenamento de água do que os arenosos e, portanto, a capacidade de atender as exigências hídricas da cultura por mais tempo.

27. FATORES QUE AFETAM A ET... • Disponibilidade de Água no Solo: reduz a evapotranspiração quando o armazenamento cai além do limite crítico. • Plantio Direto: a cobertura morta sobre o solo reduz a perda de água por evaporação. • Impedimentos Físicos / Químicos: limitam o crescimento do sistema radicular da cultura, reduzindo o volume de água disponível para o uso pelas plantas.