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COEFICIENTES DE CULTURA (Kc) E
CRESCIMENTO VEGETATIVO DE ‘ACAIÁ
CERRADO’ (Coffea arabica L.) ASSOCIADOS A
GRAUS-DIA (2º ANO)
MOISÉS SANTIAGO RIBEIRO
2006
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MOISÉS SANTIAGO RIBEIRO
COEFICIENTES DE CULTURA (KC) E CRESCIMENTO
VEGETATIVO DE ‘ACAIÁ CERRADO’ (Coffea arabica L.)
ASSOCIADOS A GRAUS-DIA (2º ANO)
Dissertação apresentada à Universidade
Federal de Lavras como parte das exigências do
Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola,
área de concentração em Irrigação e Drenagem,
para a obtenção do título de “Mestre”.
Orientador
Prof. Dr. Elio Lemos da Silva
LAVRAS
MINAS GERAIS - BRASIL
2006
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Ficha Catalográfica Preparada pela Divisão de Processos Técnicos da
Biblioteca Central da UFLA
Ribeiro, Moisés Santiago
Coeficientes de cultura (Kc) e crescimento vegetativo de ‘Acaiá Cerrado’
(Coffea arabica L.) associados a graus-dia (2º ano). Moisés Santiago Ribeiro.
-- Lavras: UFLA, 2006.
83 p. : il.
Orientador: Elio Lemos da Silva.
Dissertação (Mestrado) - UFLA.
Bibliografia.
1. Graus-dia. 2. Balanço hídrico. 3. Café. 4. Irrigação. 5. Coeficiente de
cultura. I. Universidade Federal de Lavras. II. Título.
CDD-633.7387
MOISÉS SANTIAGO RIBEIRO
COEFICIENTES DE CULTURA (KC) E CRESCIMENTO
VEGETATIVO DE ‘ACAIÁ CERRADO’ (Coffea arabica L.)
ASSOCIADOS A GRAUS-DIA (2º ANO)
Dissertação apresentada à Universidade
Federal de Lavras como parte das exigências do
Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola,
área de concentração em Irrigação e Drenagem,
para a obtenção do título de “Mestre”.
APROVADA em 25 de julho de 2006.
Prof. Dr. Antônio Augusto Aguilar Dantas UFLA
Dra. Sttela Dellyzete Veiga Franco da Rosa EMBRAPA CAFÉ
Prof. Dr. Elio Lemos da Silva
UFLA
(Orientador)
LAVRAS
MINAS GERAIS – BRASIL
A Deus, por estar sempre presente e ter permitido que chegasse a essa
etapa de minha vida com muita perseverança, persistência, alegria, paz e saúde.
DEDICO.
Aos meus pais, Dílson (in memoriam) e Iolanda, por me terem dado o
dom e o sentido da vida, em especial a minha mãe que sempre me apoiou e
proporcionou a formação superior, confiando em mim em todos os momentos.
Aos meus irmãos, Maurício e Wivianne que, apesar da distância, sempre
estiveram juntos de mim, com amizade, força e compreensão.
Aos meus amigos Samuel e Gustavo, por proporcionarem momentos de
felicidade e aprendizado nessa trajetória.
Aos amigos Renato, Débora e Alexandre, por serem companheiros e
terem participado do experimento, contribuindo para a concretização deste
trabalho.
Aos meus primos, José Muccini e Ieda, pelo incentivo e estímulos em
seguir neste caminho.
Aos amigos Paulo César e Kallyn, entre outros, pela boa disposição em
contribuir no que foi preciso.
OFEREÇO.
AGRADECIMENTOS
À Universidade Federal de Lavras (UFLA) e ao Programa de Pós-
graduação do Departamento de Engenharia (DEG), pela oportunidade e apoio
que tornaram possível a conclusão do mestrado.
Ao CNPq, pela concessão da bolsa de estudos ao longo do curso e pelos
recursos concedidos.
Agradeço, de forma especial, ao professor Dr. Elio Lemos da Silva, pela
orientação, ensinamentos e amizade, fundamentais para a realização deste
trabalho e pela maneira simples e competente de orientar.
Ao professor Dr. Antônio Augusto Aguilar Dantas, por ter aceitado ser
meu co-orientador e mostrar-se disposto a contribuir com este trabalho.
À pesquisadora Dra. Sttela Dellyzete Veiga Franco da Rosa que se
dispôs a fazer parte da banca.
A professora Dra. Ângela Maria Soares, pela ajuda e sugestões no
trabalho.
Ao professor Dr. Daniel Furtado Ferreira, pelo suporte nas análises
estatísticas.
Aos professores do Departamento de Engenharia, pelos ensinamentos.
Aos funcionários do Laboratório de Hidráulica, seu Berg (Lindeberg) e
José Luiz, pelo auxílio nas análises de laboratório e Neném (Oswaldo), pelo
apoio na manutenção do sistema de irrigação do experimento.
Às secretarias Daniela, Juliana e Sandra, por serem amigas e sempre
estarem dispostas a colaborar para o bom desempenho do DEG.
Aos amigos Samuel, Daniela, Gustavo, Débora, Alexandre e Renato que
se tornaram verdadeiros amigos, presentes em todos os momentos.
ii
Aos amigos e colegas de mestrado Wesley Mattioli, Marcos e Junqueira,
pela amizade e companheirismo.
Aos amigos e colegas de Pós-Graduação Paulo Coradi, Valcimar,
Reginaldo, Adilson entre outros colegas, pela solidariedade.
Aos amigos Paulo Cairo e Eduardo Inácio, pela ajuda e alegria de
sempre.
A todos aqueles que contribuíram para a confecção deste trabalho e
tornado meus dias em Lavras mais felizes.
SUMÁRIO
Página
RESUMO...............................................................................................................i
ABSTRACT..........................................................................................................ii
1 INTRODUÇÃO..................................................................................................1
2 REFERENCIAL TEÓRICO...............................................................................3
2.1 Aspectos gerais da cafeicultura ..................................................................3
2.2 Evapotranspiração de referência (ETo)......................................................7
2.3 Retenção de água no solo .........................................................................11
2.4 Balanço hídrico do solo............................................................................14
2.5 Coeficiente de cultura (Kc).......................................................................18
2.6 Graus-dia de desenvolvimento (GDD).....................................................21
3 MATERIAL E MÉTODOS..............................................................................25
3.1 Caracterização da área experimental........................................................25
3.2 Clima ........................................................................................................25
3.3 Caracterização física e química do solo ...................................................26
3.4 Condução do experimento........................................................................28
3.5 Irrigação....................................................................................................28
3.6 Tratos culturais.........................................................................................29
3.7 Retenção de água no solo .........................................................................29
3.8 Manejo da irrigação..................................................................................31
3.9 Evapotranspiração de referência (ETo)....................................................35
3.10 Balanço hídrico do solo..........................................................................36
3.10.1 Precipitação pluviométrica..............................................................37
3.10.2 Lâmina de irrigação.........................................................................37
3.10.3 Drenagem profunda..........................................................................38
3.10.4 Condutividade hidráulica.................................................................39
3.10.5 Escoamento superficial....................................................................40
3.10.6 Variação do armazenamento de água no solo..................................41
3.10.7 Evapotranspiração da cultura (ETc).................................................43
3.11 Coeficiente de cultura (Kc) ....................................................................44
3.12 Graus-dia de desenvolvimento (GDD)...................................................44
3.13 Crescimento vegetativo ..........................................................................46
3.14 Análise dos dados...................................................................................47
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO......................................................................48
ii
4.1 Condições meteorológicas........................................................................48
4.2 Curva característica de água no solo ........................................................50
4.3 Manejo da irrigação..................................................................................51
4.3.1 Uniformidade de aplicação da água ..................................................54
4.4 Crescimento vegetativo ............................................................................55
4.4.1 Altura de planta (Ap) ........................................................................55
4.4.2 Diâmetro do ramo ortotrópico (Dro).................................................56
4.4.3 Diâmetro de copa (Diaco).................................................................59
4.4.4 Comprimento do ramo plagiotrópico (Crp) ......................................60
4.4.5 Número de internódios do ramo plagiotrópico (Nirp).......................62
4.4.6 Número de pares de ramos plagiotrópicos (Nrp) ..............................63
4.5 Coeficiente de cultura (Kc).......................................................................66
5 CONCLUSÕES................................................................................................69
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................70
ANEXOS.............................................................................................................78
ANEXO A......................................................................................................78
ANEXO B ......................................................................................................79
ANEXO C ......................................................................................................80
ANEXO D......................................................................................................81
ANEXO E.......................................................................................................82
ANEXO F.......................................................................................................83
i
RESUMO
RIBEIRO, Moisés Santiago. Coeficientes de cultura (Kc) e crescimento
vegetativo de ‘Acaiá Cerrado’ (Cofeea arabica L.) associados a graus-dia (2º
ano). Lavras: UFLA, 2006. 83p. (Dissertação - Mestrado em Engenharia
Agrícola)
1
Os coeficientes de cultura (Kc) determinados para o cafeeiro arábica,
normalmente, relacionados aos dias após plantio, ou seja, calendário Juliano, não
considera as variações na taxa de desenvolvimento da cultura entre locais e anos
sucessivos. Há uma tendência de utilização de variáveis meteorológicas que
considerem o efeito climático sobre a duração das fases e desenvolvimento da
cultura. Este trabalho teve por objetivo determinar os coeficientes de cultura
(Kc) e o crescimento vegetativo do cafeeiro (Coffea arabica L.), cultivar Acaiá
Cerrado MG-1474, estabelecendo uma relação com graus-dia de
desenvolvimento (GDD). O trabalho foi conduzido na área experimental do
Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras (UFLA), no
município de Lavras-MG. O experimento foi composto por sete parcelas, sendo
definidas por diferentes datas de plantio. A partir dos valores de
evapotranspiração de referência (ETo) e evapotranspiração máxima da cultura
(ETc), determinaram-se os coeficientes de cultura (Kc). Foram realizadas
avaliações de crescimento vegetativo e estabelecida a relação com as somas
térmicas ou graus-dia de desenvolvimento (GDD). Diante dos resultados
obtidos, concluiu-se que, apesar das variáveis de crescimento vegetativo se
ajustarem bem aos graus-dia de desenvolvimento, houve o efeito das datas de
plantio sobre o crescimento da cultura. Dessa maneira, apesar do bom ajuste do
modelo linear de terceiro grau aos dados de Kc relacionados com GDD, torna-se
inviável a utilização do modelo obtido, para outras regiões. A curva de
coeficientes de cultura (Kc) para as condições de Lavras mostra valores variando
de 0,7 a 1,2 com intervalos de 700 GDD.
______________________
1
Comitê Orientador: Prof. Dr. Elio Lemos da Silva, DEG/UFLA (Orientador) e
Prof. Dr. Antônio Augusto Aguilar Dantas, DEG/UFLA (Co-orientador).
ii
ABSTRACT
RIBEIRO, Moisés Santiago. Crop coefficients (Kc) and vegetative growth of
‘Acaiá Cerrado’ (Coffea arabica L.) associated to degree days (2
nd
year).
Lavras: UFLA, 2006. 83p. (Thesis - Master of Science in Agricultural
Engineering/Irrigation and Drainage)
1
Crop coefficients (Kc) for arabic coffee plants are usually related to days
after planting or Julian calendar, not considering the variation in the developing
rates of the crop for places and years. There is a tendency for using
meteorological variables, that consider the climatic effect on the lasting of the
developing phases of crop. This study had the objective of determine the crop
coefficients (Kc) and vegetative growth of the coffee plant (Coffee arabica L.),
cultivar Acaiá Cerrado, MG 1474, establishing a relation with the growing
degree days (GDD). The work was conduced in the experimental area of the
Department of Engineering of the “Federal University of Lavras” (UFLA), in the
Lavras city (MG). The experience was composed by seven plots of different
planting dates. The crop coefficients values were determined from the values of
the reference evapotranspiration (ETo) and maximum crop evapotranspiration
(ETc). Vegetative growth was evaluated and related to growing degree days
(GDD). It was concluded that, in spite of the good adjustment between
vegetative growth and growing degree days, there was effect of planting dates on
the growth of the culture. That effect turns the utilization of the obtained
adjusted model, not viable for other places. The obtained crop coefficients (Kc)
curve for shows values from 0.7 to 1.2 for intervals of 700 GDD.
________________________
1
Guidance Committee: Prof. Dr. Elio Lemos da Silva, DEG/UFLA (Adviser)
and Prof. Dr. Antônio Augusto Aguilar Dantas, DEG/UFLA.
1
1 INTRODUÇÃO
A adoção da irrigação para a cultura do cafeeiro (Coffea arabica L.) tem
sido bem aceita pelos produtores devido ao aumento substancial da
produtividade e à obtenção de um produto diferenciado por melhor qualidade.
Tais benefícios proporcionados pela irrigação tornam-se essenciais à obtenção
de melhores preços de mercado e, conseqüentemente, à manutenção do produtor
na atividade.
É de grande importância, do ponto de vista econômico e ambiental numa
atividade agrícola, o uso eficiente da água, a adoção de critérios técnicos para a
determinação do momento de irrigar e da lâmina a ser aplicada para suprir de
forma eficiente às necessidades do cafeeiro. Para se realizar uma eficiente
aplicação de água, torna-se imprescindível o conhecimento adequado da
demanda hídrica da cultura que, por sua vez, é regulada por características
biológicas próprias e por condições climáticas. Dessa maneira, o estudo de
parâmetros, como o coeficiente de cultura (Kc), é fundamental e pode ser
utilizado como uma importante ferramenta na elaboração de projetos de
irrigação e na tomada de decisão do momento certo de irrigar a cultura.
Os valores existentes de coeficientes de cultura (Kc) para cafeeiro,
representados por meio de uma curva de Kc, consideram cada estádio de
desenvolvimento da cultura, como dias após o plantio, duração da fase inicial,
ou seja, caracterizado na escala de tempo, normalmente, a partir do calendário
Juliano. Entretanto, quando ocorre alguma variação na duração das fases da
cultura, entre locais e entre anos sucessivos, devido às freqüentes mudanças das
condições do tempo, a curva de Kc pode ser alterada e, conseqüentemente,
superestimar ou subestimar o consumo de água pela lavoura. Para solucionar
problemas de incertezas, relativamente à determinação da duração das fases,
tem-se procurado utilizar variáveis meteorológicas (controle) para relacionar o
2
Kc mais diretamente ao estádio de desenvolvimento da cultura. Este
procedimento permite determinar com maior precisão a duração das fases
fenológicas das plantas, em lugar de tempo percentual, ou tempo decorrido,
como base para estabelecer o Kc. Uma alternativa para caracterizar cada uma
dessas fases é a utilização dos graus-dia, definidos por Ometto (1981) como o
acúmulo diário da energia que se situa acima da condição mínima e abaixo da
máxima exigida pela planta.
Os graus-dia de desenvolvimento, ou somas térmicas em que serão
baseados os valores de Kc, eliminam parcialmente os efeitos sazonais do meio
ambiente sobre o desenvolvimento da planta, quando comparados aos valores de
Kc baseados somente no tempo (calendário).
Para que se possa estabelecer o parâmetro graus-dia que manifesta a
interação clima-planta e associá-lo ao momento e à lâmina de irrigação, é
necessário, primeiramente, a adoção das exigências do cafeeiro quanto às
temperaturas mínima e máxima, por estarem relacionadas ao seu normal
consumo de água, sendo fatores determinantes para o crescimento e o
desenvolvimento da planta.
Existem ainda poucos trabalhos de graus-dia associados ao crescimento
do cafeeiro e, por se tratar de uma cultura perene e de uma complexidade
peculiar, ainda não se tem definido o índice biometeorológico graus-dia como o
melhor parâmetro para quantificar ao crescimento vegetativo da cultura,
tornando-o independente da época de plantio.
Nesse contexto, este trabalho teve por objetivo determinar os
coeficientes de cultura (Kc) de uma variedade de cafeeiro (Coffea arabica L.),
cultivar Acaiá Cerrado MG-1474, estabelecendo a relação entre Kc e graus-dia
de desenvolvimento (GDD), além de avaliar o crescimento do cafeeiro irrigado
em seus diferentes estádios fenológicos, estabelecendo também a sua relação
com graus-dia de desenvolvimento.
3
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Aspectos gerais da cafeicultura
A espécie C. arabica é originária do sudoeste da Etiópia, sudeste do
Sudão e norte do Quênia, em região restrita e marginal às demais espécies, onde
a faixa de altitude correspondente está entre 1.000 e 2.000 metros. Atualmente,
essa espécie distribui-se amplamente em regiões de altitudes mais elevadas e
temperaturas mais amenas, entre 18
o
C e 21ºC, no continente americano e
algumas regiões da África. Seu centro de origem ou de diversidade (Abissínio) é
uma área bem limitada, restringindo-se à Abissínia e a algumas regiões
limítrofes, entre 8
o
C e 12ºC de latitude Norte e 40
o
C e 42º de longitude Leste
(Mendes & Guimarães, 1998). A precipitação anual ótima para o cafeeiro está
entre 1.200 a 1.800 mm, mostrando-se uma planta bastante tolerante à
distribuição e à quantidade de chuvas (Rena & Maestri, 1987).
Trata-se de um arbusto polimorfo, havendo numerosas variedades e
cultivares nos países produtores. Porém, entre as espécies produtoras de café, a
de maior significação econômica para as Américas é Coffea arabica L., por
produzir o café mais apreciado por todos os países consumidores (Miranda et al.,
1999).
No Brasil, as regiões climaticamente aptas para a cafeicultura,
especificamente no que se refere ao cafeeiro arábica, foram delimitadas com
base nos fatores climáticos (térmicos e hídricos), os quais são: quanto à
temperatura média anual (Tma), apta, ideal e inapta, considerando-se,
18ºTma23ºC, 19ºTma22ºC e Tma<18º e Tma>23ºC, respectivamente e,
quanto ao déficit hídrico anual (dha) tem-se, apta sem irrigação, apta com
irrigação ocasional, apta com irrigação suplementar e apta com irrigação
4
obrigatória, correspondendo aos valores de dha <100 mm, 100 mmdha150
mm, 150 mm<dha200 mm e dha>200 mm, respectivamente (Silva et al., 2000).
O café é uma das mais importantes commodities no comércio agrícola
internacional, representando uma fonte de renda para vários países latino-
americanos, africanos e asiáticos. Atualmente, a espécie Coffea arabica participa
em mais de 65% de todo café produzido, sendo o restante representado pela
espécie Coffea canefora (DaMatta, 2004).
De acordo com Mendes & Guimarães (2000), o café foi introduzido no
Brasil por volta de 1727, tornando-o o maior produtor e exportador mundial,
desde meados do século XIX, portanto, há mais de 150 anos.
A produção média anual brasileira de café é de, aproximadamente, 36
milhões de sacas beneficiadas de 60 kg, referente ao período entre 1998 e 2005
(FNP, 2006) com uma área colhida média equivalente a 2,3 milhões de hectares
para o mesmo período (Agrianual, 2006). A participação do Brasil é, em média,
de 24% das exportações mundiais e, na produção do café arábica, é o país que
possui menor custo, o qual, aliado à produtividade, tem garantido a manutenção
e o crescimento da participação no mercado internacional (Saes & Nakazone,
2004). De acordo com o USDA a produção média mundial de café, entre as
safras de 1998/99 e 2005/06, é de 115 milhões de sacas de 60 kg beneficiadas
(Agrianual, 2006).
A cultura do cafeeiro arábica tem uma destacada importância no
desenvolvimento econômico e social, propiciando um aumento de divisas e um
progresso regional acentuado (Moreira et al., 2004). No Brasil,
aproximadamente 10 milhões de pessoas se envolvem, direta ou indiretamente,
com o café, em todos os segmentos do setor, existente em, pelo menos, 1.700
municípios cafeeiros, com 300 mil cafeicultores que se envolvem diretamente na
produção. Em 2000, havia, no país, 450 empresas com registro para exportação e
1.300 indústrias de torrefação e moagem (Mendes & Guimarães, 2000).
5
A cafeicultura brasileira experimenta, à semelhança do que ocorre com
as demais atividades produtivas, as conseqüências da abertura do comércio ou da
chamada globalização, requerendo, para a sua viabilização, altas produtividades
e baixos custos de produção. Entretanto, a maior competitividade dos produtores
brasileiros resulta da maior tecnificação, maior escala de produção e melhores
condições de solo e clima, além dos custos de produção serem inferiores aos da
maioria dos concorrentes, situando-se em torno de US$ 80/saca de café arábica
(Agrianual, 2006).
Além do custo de produção, uma outra variável que determina a
competitividade do café é a diferenciação por qualidade e, nesse panorama, o
Brasil é tido como um fornecedor de quantidade, ao passo que Colômbia,
Guatemala, Costa Rica e Quênia, entre outros, são reconhecidos pelos cafés mais
valorizados, que se destacam pela qualidade (Saes & Nakazone, 2004).
O ciclo fenológico dos cafeeiros da espécie Coffea arabica L. apresenta
uma sucessão de fases vegetativas e reprodutivas que ocorrem em,
aproximadamente, dois anos, diferentemente da maioria das plantas que emitem
as inflorescências na primavera e frutificam no mesmo ano fenológico
(Camargo, 1985). No primeiro ano, formam-se os ramos vegetativos, com gemas
axilares nos nós, durante os meses de dias longos, ou seja, de setembro a março,
enquanto que, nos dias curtos, de abril a agosto, ocorrem a indução e a
maturação das gemas florais. O segundo ano fenológico inicia-se com a florada,
a formação dos chumbinhos, que precede a expansão dos grãos até que eles
atinjam o tamanho normal. Em seguida, ocorrem a granação dos frutos e a fase
de maturação. Finalmente, advém a senescência, a morte dos ramos
plagiotrópicos terminais e a conhecida auto-poda. Na primavera do ano civil
seguinte, brotam novos ramos vegetativos, que se transformam em reprodutivos,
permitindo nova produção defasada no ano seguinte (Camargo & Camargo,
2001). Os autores salientam que a esquematização das diferentes fases
6
fenológicas do cafeeiro arábica é útil para facilitar e racionalizar as pesquisas e
observações na cafeicultura. Possibilita identificar as fases que exigem água
facilmente disponível no solo e aquelas nas quais se torna conveniente a
ocorrência de pequeno estresse hídrico para condicionar uma abundante florada.
Segundo Arruda & Grande (2003), o cafeeiro é afetado pela seca com a
conseqüente redução da produção e a utilização de práticas de irrigação pode ser
uma forma de suavizar os problemas de deficiência hídrica e favorecer a
produção.
O uso da técnica de irrigação na cultura de café cresceu acentuadamente
em diversas regiões brasileiras, conforme indicaram levantamentos preliminares
em 2000. Naquele ano, a área alcançava, aproximadamente, 200 mil hectares, o
que representava 10% da área cultivada com café e 8,7% da área irrigada no
Brasil (Mantovani, 2000).
Com relação ao manejo do cafeeiro irrigado, é necessário maior
conscientização sobre a importância do uso eficiente da água, da adoção da
técnica da fertirrigação, da utilização, quando possível, da estratégia da
interrupção momentânea da aplicação da água para favorecer o desenvolvimento
de florações mais uniformes, da adoção de critérios técnicos para a determinação
do momento de irrigar e da lâmina a ser aplicada para suprir, de forma eficiente,
as necessidades do cafeeiro (Zinato et al., 2003).
Resultados que comprovam os benefícios da irrigação em cafeeiros têm
sido encontrados, com produtividade 86% maior em tratamentos irrigados,
comparados aos tratamentos não irrigados e nível de crescimento 55% superior
ao do café não irrigado (Soares et al., 2000).
De acordo com Arruda et al. (2000), o reconhecido benefício da
utilização de irrigação e o equacionamento necessário para o seu manejo
eficiente demandam informações sobre o requerimento hídrico e
desenvolvimento do sistema radicular do cafeeiro. Matiello & Dantas (1987)
7
obtiveram o seguinte resultado de distribuição das raízes do cafeeiro: 59% a
61%, na camada 0-30 cm; 26% a 33%, na camada de 30-60 cm e 4,5% a 7%, na
camada de 60 a 90 cm de profundidade. Segundo Marouelli et al. (2001), o uso
de profundidades maiores do que as reais acarreta a aplicação de lâminas e a
adoção de turnos de rega maiores que os recomendados, provocando deficiência
de água às plantas. Em contrapartida, o uso de valores menores resulta na
adoção de um turno de rega menor que o recomendado, ou seja, em irrigações
mais freqüentes e menor desenvolvimento de raiz.
A prática da irrigação do cafeeiro em área extensiva é algo relativamente
recente, tornando-se necessário pesquisar tanto os sistemas de irrigação quanto à
necessidade de água para a cultura, no decorrer de suas fases fenológicas (Faria
& Rezende, 1997).
De acordo com Mudrik et al. (2003), para que a cafeicultura irrigada
brasileira continue sua expansão, é de vital importância a adoção de técnicas que
melhorem a produtividade das lavouras, sem que isso venha a acarretar gastos
excessivos de água, energia e outros insumos.
2.2 Evapotranspiração de referência (ETo)
Dada a importância da evapotranspiração para o uso apropriado da água
nas propriedades rurais e para projetos de irrigação, esta tem sido um campo de
pesquisa muito intensivo, especialmente nos últimos trinta anos (Alves et al.,
1998). Estimativas das necessidades de água pelas culturas são de fundamental
importância para o planejamento e manejo de áreas irrigadas e, assim, as
informações sobre a evapotranspiração de referência (ETo), que permitem
estimativas da evapotranspiração das culturas, tornam-se ferramentas
importantes no estudo dessas áreas (Sediyama et al., 1998).
8
Segundo Doorembos & Kassam (1979), a evapotranspiração está
relacionada com a demanda evaporativa do ar e esta, por sua vez, pode ser
expressa como a evapotranspiração de referência (ETo) a qual, quando
calculada, prediz o efeito do clima sobre o nível de evapotranspiração da cultura.
A evapotranspiração é o processo pelo qual a água é transferida da
superfície da terra para a atmosfera, por evaporação da água no solo e superfície
molhada das plantas e pela transpiração por plantas (Odhiambo et al., 2001). A
evapotranspiração pode ser expressa em valores totais, médios ou diários, em
volume por unidade de área ou em lâmina de água, no período considerado em
que este processo necessita e depende, principalmente, da quantidade de energia
solar recebida (Bernardo et al., 2005).
De acordo com Pereira et al. (1997), o conceito de evapotranspiração
potencial foi introduzido por Thornthwaite e, em síntese, corresponde à água
utilizada por uma extensa superfície vegetada, em crescimento ativo e cobrindo
totalmente o terreno, estando este bem suprido de umidade, ou seja, em nenhum
instante, a demanda atmosférica é restringida por falta d’água no solo. Este
conceito foi aperfeiçoado diversas vezes.
Segundo Jensen et al. (1989), a evapotranspiração da cultura de
referência (ETo) é definida como “a taxa pela qual a água, se disponível, pode
ser removida do solo e superfície de planta de uma cultura específica,
arbitrariamente chamada de cultura de referência”. Esta é, normalmente,
expressa como taxa de calor latente transferida por unidade de área ou lâmina de
água evaporada. A evapotranspiração da cultura de referência é, essencialmente,
equivalente à evapotranspiração potencial, com a especificação adicional que
representa a evapotranspiração de uma cultura conveniente, bem molhada,
cobrindo todo o solo. De acordo Allen et al. (1998), o uso de outras
denominações, tais como evapotranspiração potencial, é fortemente dissuadido
por suas definições equivocadas.
9
De acordo com Sediyama et al. (1998), para evitar conflitos entre as
definições existentes para evapotranspiração potencial (ETp), a Organização das
Nações Unidas (ONU), por intermédio da Food and Agricultural Organization
(FAO), estabeleceu o conceito de evapotranspiração da cultura de referência
(ETo) em publicação mundialmente conhecida como “Guidelines for Crop
Water Requirements” (Boletim FAO-24), de autoria de Doorembos & Pruitt
(1977). A FAO, em colaboração com a Comissão Internacional de Irrigação e
Drenagem (ICID), recomendou a revisão de metodologias para a estimativa das
exigências de água pelas culturas. Após uma reunião em Roma, em maio de
1990, decidiu mudar o conceito de evapotranspiração de referência e revisar os
procedimentos de cálculos. Com base em estudos existentes, todos os cálculos
foram revisados, incluindo os parâmetros relacionados com a radiação e os
componentes aerodinâmicos (Allen et al., 1998). Os autores ressaltam que a
superfície de referência é uma cultura hipotética de referência, como a grama,
com características específicas. A nova padronização para a estimativa da ETo
considera uma cultura hipotética cobrindo toda superfície do solo, com altura de
0,12 m, resistência aerodinâmica da superfície de 70 sm
-1
e albedo de 0,23, e
recomenda a equação de Penman-Monteith como método de cálculo da ETo
(Bonomo et al., 1998).
A definição de ETo, com base na equação de Penman-Monteith
parametrizada pela FAO, mostra a relação entre os elementos climáticos e o
fluxo de evapotranspiração no sistema clima-planta, dentre outros aspectos.
Mostra, ainda, a necessidade de conhecimento de vários elementos climáticos e
de vários parâmetros caracterizadores da superfície evaporante, que permitam
estimar as resistências aerodinâmicas da superfície ao fluxo de vapor d’água.
Visto que os parâmetros de dossel da cultura variam com o próprio crescimento,
com os estádios fenológicos da cultura e são influenciados pelas práticas
culturais, é extremamente difícil estabelecer uma equação para estimativa da
10
evapotranspiração e, conseqüentemente, o cálculo direto da evapotranspiração
da cultura (Sediyama et al., 1998).
A partir de observações meteorológicas disponíveis, escolhe-se um
método para estimativa da evapotranspiração da cultura de referência. Tendo-se
disponibilidade de uma série completa de dados meteorológicos, a escolha do
método dependerá do nível de exatidão desejado para estimativa da ETo
(Doorembos & Pruitt, 1977).
De acordo com Bernardo et al. (2005), existem vários métodos diretos
para a determinação da evapotranspiração: lisímetros, parcelas experimentais no
campo, controle da umidade do solo e controle da entrada-saída de água em
grandes áreas. O lisímetro é o método mais preciso para a determinação direta da
ETo, desde que instalado corretamente. Entre os métodos indiretos, estão
aqueles que empregam evaporímetros e equações baseadas em dados
meteorológicos, sendo a maioria delas de difícil aplicação, não só pela
complexidade do cálculo, mas também por exigir grande número de elementos
meteorológicos, somente obtidos por estações de primeira classe.
Um grande número de equações empíricas e semi-empíricas tem sido
desenvolvido para determinar a evapotranspiração da cultura referência por meio
de dados meteorológicos. Alguns desses métodos são válidos somente sob certas
condições climáticas e agronômicas específicas e não podem ser aplicadas sob
condições diferentes daquelas para as quais foram originalmente desenvolvidos.
Atualmente, o método mais recomendado para a estimativa da evapotranspiração
da cultura de referência, ETo, é o de Penman-Monteith-FAO (Couto & Sans,
2002).
Os registros obtidos dos lisímetros são, geralmente, tomados como
referência para correções e ajustes de alguns métodos de estimativa de ET,
validação de modelos numéricos e calibração de uma ampla gama de sensores.
Entretanto, para obter informações representativas de ETo, é muito importante
11
que as condições do meio ambiente dentro dos lisímetros sejam representativas
das condições externas (solo, planta, etc.). Caso contrário, pode haver uma
inconsistência muito grande nas medições da ET, tornando-se uma grande
limitação dos lisímetros em geral (Gomide, 1998).
Mendonça et al. (2003), ao confrontarem valores de ETo obtidos em
lisímetro de pesagem com grama com valores resultantes da utilização de
métodos indiretos, verificaram que o método de Penman-Monteith
parametrizado pela FAO apresentou o melhor desempenho.
Os valores de ETo determinados diariamente pelo método do lisímetro
de pesagem em comparação com valores estimados pelo método de Penman-
Monteith foram bastante próximos, mostrando a viabilidade de utilização desse
método para a estimativa desse parâmetro onde não se dispõe de lisímetro de
pesagem (Miranda & Bleicher, 2001).
2.3 Retenção de água no solo
O conhecimento das características de retenção de água pelo solo é
fundamental aos projetos e planejamento da irrigação.
O solo é um material natural, sólido e poroso que abriga em seus poros
quantidades variáveis de uma solução aquosa de vários eletrólitos e outros
componentes (água ou solução no solo) e de solução gasosa (ar no solo). A parte
sólida deste material poroso é denominada de matriz do solo, enquanto a parte
não ocupada pela matriz recebe o nome de espaço poroso do solo. O espaço
poroso pode estar totalmente cheio de água, isto é, solo saturado, ou, caso
contrário, quando a água de um solo nestas condições é drenada, ar deve entrar
para substituí-la no espaço poroso, resultando em solo não saturado (Libardi,
1999). Toda vez que um solo não estiver saturado e nele existir ar e ocorrerem
interfaces água/ar (meniscos) que lhe conferem o estado de tensão (pressão
12
negativa), essa tensão é resultante da afinidade da água com a matriz do solo,
devido às forças adsortivas e de capilaridade oriundas das forças coesivas e
adesivas que se desenvolvem dentro e entre as três fases do solo (Gomide,
1998).
O mecanismo de união de moléculas de água entre si denomina-se
coesão; a polaridade da molécula de água permite a adesão, quer dizer, a união
entre moléculas de água e as partículas do solo, sobretudo as argilas. Estas
forças de coesão e adesão permitem o funcionamento dos mecanismos de
retenção de água, que variam segundo o tipo de solo (Cabello, 1996).
De acordo com Silva et al. (2000), o grau de energia ou tensão de água
no solo, correspondente a um dado conteúdo de água, varia de um solo para
outro e, sendo assim, um solo argiloso retém mais água do que o solo arenoso
para um mesmo nível de tensão, significando que os solos argilosos levarão mais
tempo para esgotar seu armazenamento do que os arenosos.
A curva característica de retenção de umidade é uma propriedade ou
característica físico-hídrica do solo que relaciona o conteúdo volumétrico de
água e o potencial matricial do solo (Couto & Sans, 2002).
Essa importante
propriedade do solo está relacionada com a distribuição de tamanho de
partículas do solo, estrutura, mineralogia e matéria orgânica (González & Alves,
2005).
Experimentalmente, existem três maneiras diretas principais para medir
esta relação da umidade do solo sobre o potencial da solução, isto é, o potencial
mátrico, que são as seguintes: câmara de pressão de Richards, funil de Haines e
tensiômetros, as quais utilizam placa porosa (Libardi, 1999). O gráfico da
umidade versus potencial matricial não é linear; para pequenas variações de
umidade, o potencial matricial varia muito e, devido a isso, o gráfico é sempre
apresentado na forma semilogarítmica (Silva, 1999). O autor ressalta que o uso
de equações de retenção está substituindo o uso das curvas por permitir a
13
inclusão de informações em programa computacional com a finalidade de se
fazer o manejo da irrigação a partir de dados de tensão da água no solo.
Segundo Andrade et al. (1998), a descrição matemática da curva de
retenção é de interesse para caracterização, modelagem e análise de diferentes
solos e cenários físico-hídricos. Uma nova e relativamente simples equação para
a predição da curva de retenção de água no solo foi descrita por Van Genuchten
(1980).
É possível calcular o armazenamento de água disponível, em diferentes
condições de tensão ou teor de umidade do solo, por meio dos seguintes dados:
profundidade das raízes e de solo, teor de umidade, em porcentagem de volume,
na capacidade de campo, a uma tensão de umidade dada, devendo-se considerar
a capacidade de armazenamento de água no solo como sendo a soma que cada
camada do solo armazena, para uma tensão observada (Doorembos & Pruitt,
1977).
De acordo com Bernardo et al. (2005), a tensão considerada como
equivalente a umidade na capacidade de campo é de 10 kPa, em solos de textura
grossa e de 33 kPa, em solos de textura fina.
A energia de retenção de água no solo reflete o trabalho que deve ser
exercido para remover uma quantidade unitária de água retida, exercendo papel
fundamental no processo de absorção da água no solo pela planta (Silva et al.,
1998). Quanto maior for a força de retenção da água no solo, ou seja, tensão de
água no solo, maior será o esforço que a planta terá de exercer para absorver a
quantidade de água necessária para satisfazer às suas funções metabólicas.
Tornou-se cada vez mais claro que, em um sistema dinâmico, como é o
estado da água no solo, na planta e na atmosfera, conceitos estáticos, tais como
umidade equivalente, ponto de murcha permanente, água capilar, água
gravitacional e outros, tornam-se sem significado, por basearem-se na hipótese
de que os processos que ocorrem no campo se dirigem no sentido de estados
14
estáticos. Logicamente, não há diferença quantitativa da água retida em
diferentes potenciais do solo, nem é a quantidade de água absorvida pelas
plantas só uma função de seu potencial no solo (Reichardt & Timm, 2004). Os
autores salientam que a quantidade de água absorvida pelas plantas depende da
habilidade das raízes de absorver água do solo, bem como das propriedades do
solo no fornecimento e na transmissão dessa água até as raízes, em uma
proporção que satisfaça às exigências da transpiração. Vê-se, então, que o
fenômeno depende de fatores do solo, da planta e da atmosfera.
2.4 Balanço hídrico do solo
O balanço hídrico nada mais é do que o somatório das quantidades de
água que entram e saem de um elemento de volume de solo e num dado
intervalo de tempo. O resultado é a quantidade líquida de água que nele
permanece. De fato, é a própria lei da conservação das massas e está
intimamente ligada ao balanço de energia, pois os processos envolvidos
requerem energia. Do ponto de vista agronômico, o balanço hídrico é
fundamental, pois ele define as condições hídricas sob as quais uma cultura se
desenvolveu (Reichardt & Timm, 2004).
O método do balanço de água no solo consiste na realização de um
monitoramento sistemático em tempo real de fatores, tais como precipitação
pluviométrica, evapotranspiração, lâmina de irrigação e perdas por percolação
profunda e escoamento superficial, componentes do balanço em determinado
volume de solo cultivado (Silva & Marouelli, 1998).
Segundo Silva et al. (2000), por meio do balanço hídrico é possível
determinar a quantidade de água armazenada no solo em níveis ótimos para o
desenvolvimento de determinada cultura com conseqüente maximização da
produção, além de estabelecer critérios para a drenagem de um solo (em casos
15
de excesso de água) ou para irrigação (reposição em caso de falta). O balanço de
água no solo nos mostra a situação pela qual uma cultura realmente passa e
fornece critérios para definir quando e quanto irrigar.
A irrigação deve ser realizada a todo o momento em que a
disponibilidade de água no solo estiver reduzida a um valor mínimo que não
prejudique o desempenho da cultura, podendo ser a lâmina de irrigação estimada
com base na tensão de água no solo e na curva característica de umidade no solo
(Silva & Marouelli, 1998).
O escoamento superficial, ou runoff, corresponde ao segmento do ciclo
hidrológico relacionado ao deslocamento das águas sobre a superfície do solo. O
escoamento depende das propriedades do solo e da declividade da superfície.
Normalmente, é medido pela coleta de água que escoa de uma dada área,
cercada para coletar o fluxo, sendo positiva quando for uma contribuição
proveniente de montante e negativa quando for uma perda a jusante. Segundo
Pruski et al. (2004), em locais desprovidos de instrumentação, a determinação do
escoamento superficial é mais difícil e menos precisa.
Griebeler et al. (2001) afirmam que existe uma imprecisão nos métodos
normalmente utilizados para a determinação do escoamento superficial e uma
dificuldade inerente à reprodução de fenômenos naturais. Conforme Bonta &
Rao (1992), estudos desenvolvidos pelo Water Resources Council mostraram a
dificuldade em se aplicar a tecnologia disponível para estimar as vazões
máximas de escoamento superficial, devido à imprecisão dos métodos
normalmente usados e da grande discrepância obtida por diferentes projetistas
que usem o mesmo procedimento. Moura et al. (1994) desconsideraram o
componente deflúvio superficial no estudo do balanço hídrico devido à
dificuldade da determinação que ocorreu na área, nos períodos chuvosos.
De acordo com Reichardt & Timm (2004), Darcy, em 1856, foi o
primeiro a estabelecer uma equação que possibilitasse a quantificação do
16
movimento de água em materiais porosos saturados, sendo a densidade de fluxo
de água proporcional ao gradiente de potencial hidráulico no solo. Sua equação
foi adaptada para solos não saturados, por Buckingham, no ano de 1907,
passando a chamar-se equação de Darcy-Buckingham. Apesar de suas
limitações, é a que melhor descreve o fluxo de água no solo. Os autores
salientam que o fluxo de água no solo no limite inferior de volume considerado é
a parte mais difícil de ser estimada em um balanço hídrico.
Mualem (1976) propôs um modelo analítico simples para predizer a
condutividade hidráulica, com base em feixes de capilares. A partir deste
modelo, Van Genuchten (1980) deduziu uma expressão para a condutividade
hidráulica não saturada, introduzindo uma nova equação da curva característica
de água no solo.
Ao se determinar o balanço hídrico, deve-se escolher a camada de solo
de interesse, assim como o intervalo de tempo em que serão quantificadas as
componentes do balanço. Devido à heterogeneidade dos solos em toda a sua
profundidade, sua capacidade de armazenamento é a soma das capacidades de
armazenamentos das diferentes camadas que o compõem (Doorembos & Pruitt,
1977). O intervalo de tempo é de livre escolha, no entanto, Reichardt & Timm
(2004) recomendam, para culturas de ciclo longos ou perenes, períodos de 10,
15 ou 30 dias, sendo inviáveis períodos de um dia ou menos, visto que a
dinâmica da água é relativamente lenta.
De acordo com Rena & Maestri (1987), é difícil falar de um sistema
“tipo” de raízes para o cafeeiro, já que ele é muito plástico e varia em função da
interação da carga genética da planta com várias condições do ambiente e que,
aparentemente, a única característica que pode ser generalizada é que as raízes
primárias não vão além de 0,5 m de profundidade. Conforme os autores, uma
planta de cafeeiro arábica com 3 anos de idade pode apresentar maior
concentração de raízes na camada superficial, variando de 30 a 60 cm de
17
profundidade. Segundo Telles (1998), a profundidade efetiva do sistema
radicular do cafeeiro é de aproximadamente 50 cm.
Segundo Silva et al. (2000), o método do balanço hídrico apresenta uma
série de variações e simplificações e que, para fins de manejo da irrigação, a
equação do balanço hídrico pode ser simplificada, levando-se em consideração
apenas a evapotranspiração e a precipitação efetiva (precipitação total diminuída
da percolação profunda e do escoamento superficial).
Na prática, os termos que mais interessam são evapotranspiração (ET),
para saber quanto o solo perdeu por ET no intervalo definido, a fim de repor a
água perdida e a variação do armazenamento de água na camada de solo, para
saber a disponibilidade de água no solo para as plantas no instante inicial
(Reichardt & Timm, 2004).
De acordo com Andrade et al. (1998), mesmo os modelos que, baseados
em dados de clima, simulam o balanço da água no solo para indicar o momento
de irrigar e a quantidade de água a aplicar, necessitam de parâmetros de solo-
água e só funcionam bem quando retroalimentados com informações atuais da
umidade ou do potencial de água no solo.
Na determinação dos diferentes componentes do balanço hídrico,
sempre surge o problema das variabilidades temporal e espacial, amostragem,
número de repetições, etc. Ainda assim, a determinação dessas diferentes
componentes do balanço de água no solo por entidades de pesquisa tem
apresentado resultados satisfatórios, contribuindo de maneira significativa para o
manejo da irrigação em áreas cultiváveis, o que seria inviável numa propriedade
rural.
18
2.5 Coeficiente de cultura (Kc)
Como qualquer cultura, o cafeeiro precisa de água facilmente disponível
no solo para desenvolver e produzir satisfatoriamente e um dos procedimentos
adotados na elaboração de um plano de irrigação consiste em definir sua
evapotranspiração. O recurso mais comumente utilizado para se chegar à
evapotranspiração de uma cultura de interesse (ETc), conhecendo-se o valor da
evapotranspiração de referência (ETo), consiste em utilizar o coeficiente de
cultura (Kc). De acordo Sediyama et al. (1998), este coeficiente, proposto por
Van Wijk e de Vries, é a razão entre a ETc e ETo.
Vários trabalhos têm sido realizados comparando-se valores de
evapotranspiração real (ETr) das culturas com evapotranspiração de referência,
sob diferentes condições de solo e clima, para a determinação da demanda
hídrica das culturas. Algumas confusões são feitas na determinação dos valores
de Kc, que em vez de considerar a evapotranspiração máxima (ETm) da cultura,
considera-se a ETr da mesma, ou seja, determinando-se o Kc em condições reais
de campo, muitas vezes com restrições hídricas, nutricionais, entre outras
(Soares et al., 1998).
De acordo com Allen et al. (1998), a evapotranspiração da cultura é
examinada sob condições padrão, sendo determinada em condições de cultivo
livres de doenças, bem-fertilizadas, associadas ao suprimento adequado de água
que atenda às necessidades hídricas da cultura e alcançando alta produção, sob
determinadas condições climáticas em grandes campos. Segundo os autores, as
conseqüências de várias condições de tempo na evapotranspiração estão
incorporadas pela ETo e os efeitos das características que distinguem a
superfície cultivada da superfície de referência integrados no coeficiente de
cultura. Assim, multiplicando-se a ETo pelo coeficiente de cultura, obtém-se a
ETm.
19
A evapotranspiração máxima de uma cultura medida em um
determinado local é função, basicamente, das condições meteorológicas durante
o desenvolvimento das plantas, existindo, naturalmente, fatores que exercem
influência sobre o consumo de água, como características de crescimento e
desenvolvimento das plantas, tipo e fertilidade do solo, entre outros. Os fatores
preponderantes são aqueles relacionados com a demanda evaporativa da
atmosfera. Dessa maneira, o valor de Kc varia com a cultura, com seu estágio de
desenvolvimento e, até certo ponto, com a velocidade do vento e a umidade
relativa do ar (Doorembos & Kassam, 1979).
A distribuição temporal de Kc, para cada cultura irrigada, constitui a
curva da cultura em que, idealmente, a ETo deveria caracterizar a demanda
evaporativa determinada pela condição meteorológica, enquanto o Kc seria a
medida da restrição imposta pelo sistema solo-planta para atender a tal demanda
hídrica (Sediyama et al., 1998).
Várias pesquisas têm demonstrado que a evapotranspiração da cultura
não pode ser, simplesmente, estabelecida para todas as situações climáticas com
um simples valor de Kc. Os coeficientes de culturas, portanto, devem ser
determinados para cada estádio de desenvolvimento da cultura. Em face das
diferentes condições brasileiras, a determinação do coeficiente de cultura (Kc)
para o cafeeiro requer maior experimentação agronômica e, igualmente, maior
diversidade climática (Arruda et al., 2000).
Para cafezais com manejo adequado e altura de 2 a 3 m, em clima
subúmido, Allen et al. (1998) propõem Kc entre 0,90 e 0,95 e entre 1,05 e 1,10,
em solo nu e na presença de plantas daninhas, respectivamente, com a
evapotranspiração de referência estimada pela equação de Penman-Monteith
versão FAO. Foram obtidos, por Arruda et al. (2000), valores de coeficientes de
cultura (Kc) entre 0,73 e 0,75, nos primeiros anos de idade da planta e entre 0,87
e 0,93, aos sete e oito anos, respectivamente. Foram verificados por Villa Nova
20
et al. (2002), para cafeeiros cultivar Mundo Novo, valores de Kc entre 0,5 e 1,2
e entre 0,9 e 1,2, sem mato e com mato, respectivamente e valores de Kc de
0,760 a 1,184, entre as fases fenológicas, no período de 15 e 35 meses após o
plantio, com uma densidade de 4.000 plantas.ha
-1
. Doorenbos & Pruitt (1977),
recomendam, para o cafeeiro, o emprego do coeficiente de cultura em torno de
0,9 durante todo o ano, em cultivos convencionais e valores de 1,05 até 1,1, em
casos em que se permita o crescimento das plantas daninhas. Foram
determinados, por Coelho (2004), valores de Kc entre 0,1 e 0,5, para o cafeeiro
‘Acaiá Cerrado’ irrigado por gotejamento e com espaçamento 3,5 m entre linhas
de plantio e 0,8 m entre plantas na linha, no intervalo de 606 e 2673 GDD,
equivalentes ao período entre 4 e 11 meses após o plantio, ou seja, período
inicial de crescimento dos cafeeiros.
A partir de tabelas de Kc, é possível traçar a curva de Kc, bastando, para
isso, conhecer a duração, em dias, de cada período vegetativo. Também pode-se
ajustar uma equação de Kc como função de dias após emergência, índice de área
foliar ou graus-dia de desenvolvimento, o que possibilita a inclusão das
informações de Kc em programa de manejo de irrigação (Silva, 1999).
Para que os valores de coeficientes de cultura sejam significativos, eles
precisam ser válidos para qualquer local. Quando os coeficientes de cultura são
relacionados com graus-dia de crescimento, em vez de dias julianos, uma curva
de cultura comum pode ser desenvolvida e aplicável para anos diferentes e locais
que têm condições climáticas diferentes. De acordo com Sammis et al. (1985), o
conceito de Kc relativo para graus-dia é superior no estudo de determinação do
requerimento de água pela cultura, para os quais os dados não estão prontamente
disponíveis, em relação ao conceito de Kc relativo para dias julianos.
De acordo com Nielsen & Hinkle (1996), coeficientes de cultura
baseados em fases de crescimento observadas ou graus-dia de crescimento
simplificam a predição da evapotranspiração da cultura e a programação da
21
irrigação por causa dos ajustes para condições ambientais anormais ou datas de
plantio não necessárias.
2.6 Graus-dia de desenvolvimento (GDD)
A utilização de índices biometeorológicos tem sido cada vez maior nos
estudos das interações clima-planta, ocorrendo quando se pretende relacionar o
desenvolvimento vegetativo com a temperatura do ar (Serra et al., 1987).
Já no século XVIII sabia-se que as plantas tinham uma exigência em
temperatura e essa idéia só foi aproveitada na prática em 1916 (Mota, 1989).
Como tentativas iniciais de estabelecer as relações entre energia expressa
basicamente pelo parâmetro temperatura do ar e pelo crescimento vegetal,
surgiram as somas térmicas ou ondas de calor, primordialmente expressas como
graus-dia (Brunini, 1971). Um grau-dia é a medida da diferença da temperatura
média diária acima do mínimo necessário para uma espécie, ou seja, o somatório
de calor efetivo para crescimento das plantas acumulado durante o dia (Mota,
1989).
O “quantum” de energia que realmente pode interagir com a planta, ou
seja, que se situa entre os níveis mínimos e máximos basais, estimula os
processos metabólicos (Ometto, 1981). Portanto, os valores de temperatura do ar
inferiores ao mínimo basal e os superiores ao máximo basal são retirados do
cálculo de graus-dia por se constituírem em valores deficitários, no caso do
mínimo e excessivos, no caso do máximo. O desenvolvimento da cultura é,
geralmente, dependente de unidades de calor e um relógio fisiológico pode ser
desenvolvido baseado em graus-dia de crescimento (Sammis et al., 1985).
Fisiologicamente, o conceito de temperatura base é assumido como o
nível de temperatura da cultura no qual, abaixo dele, crescimento e
desenvolvimento cessarão. Todavia, é difícil determinar a temperatura básica
22
fisiológica e cada fase de desenvolvimento pode ter uma temperatura base
diferente. Em fisiologia, a temperatura básica deveria ser semelhante para uma
determinada fase de desenvolvimento da cultura em qualquer estação de
crescimento. Porém, na prática, a temperatura básica selecionada pode variar
entre anos ou estações de crescimento (Yang et al., 1995).
De acordo Rena & Maestri (1987), o cafeeiro não tolera variações muito
amplas de temperatura; médias abaixo de 16ºC e acima de 24ºC não são
adequadas e o ótimo está compreendido entre 18ºC e 21ºC. Os autores ressaltam
que o aumento da temperatura além dos 24ºC acarreta queda na taxa
fotossintética e que, à temperatura foliar de 34ºC, a fotossíntese do cafeeiro seria
praticamente nula. Da mesma maneira, na ocorrência de temperaturas abaixo da
temperatura base da planta, o crescimento cessa (Medeiros et al., 2000).
Segundo Amaral et al. (2006), é possível que os declínios iniciais no
crescimento de plantas de cafeeiros possam estar associados a temperaturas
relativamente baixas, próximas de 14ºC, ocorridas esporadicamente, ainda que a
média das temperaturas no período correspondente seja aparentemente adequada
ao crescimento.
De acordo com Santinato et al. (1996), temperaturas inferiores a 18ºC,
para a espécie de café arábica, favorecem a exuberância vegetativa e a baixa
diferenciação floral, com conseqüentes níveis baixos de produtividade, além de
sintomas típicos de “crestamento” foliar no período de inverno, associados a
ventos dominantes. Já temperaturas superiores a 23ºC, associadas à seca na
época do florescimento, podem favorecer o abortamento floral e a formação de
“estrelinhas”, diminuindo consideravelmente a produtividade.
Os pressupostos básicos do modelo matemático graus-dia são: a relação
de linearidade existente entre temperatura média do ar e crescimento do vegetal,
a igualdade de efeitos da temperatura diurna e noturna sobre o vegetal, a
existência de uma única temperatura basal mínima como fator limitante para o
23
cultivo da espécie em determinado local e a constância dos valores de graus-dia
obtidos entre diferentes localidades, desde que as condições nutricionais e
hídricas sejam mantidas em nível ideal (Vieira et al., 1992).
Camargo et al. (1987) observaram que cada espécie vegetal, ou
variedade, possui como característica uma temperatura base, que pode variar em
função da idade ou da fase fenológica da planta. No entanto, é comum adotar
uma única temperatura base para todo o ciclo da planta.
De acordo Yang et al. (1995), muita pesquisa foi realizada com o intuito
de desenvolver métodos para determinar a temperatura básica, variável e
importante na computação de graus-dia de desenvolvimento (GDD). Os autores
citam quatro métodos comuns informados freqüentemente na literatura: menor
desvio padrão em graus-dia, menor desvio padrão em dias, coeficiente de
variação em graus-dia e coeficiente de regressão. Porém, os procedimentos para
calcular a temperatura básica associada com estes métodos são tediosos e falta
uma base teórica em matemática.
Lima (2006) utilizou, para o cálculo de graus-dia de desenvolvimento, os
métodos para menor desvio padrão em dias de Snyder (1985), Dufault (1997) e
Ometto (1981), tendo este último sido o que melhor caracterizou a constante
térmica para as cultivares Acaiá Cerrado e Rubi, desde o transplantio até a
primeira florada. Iaffe et al. (2001) determinaram uma temperatura basal inferior
de 12,3ºC e superior de 34ºC, para o subperíodo do florescimento à colheita,
para o cafeeiro Mundo Novo na região de Botucatu, SP. Lima (2006) verificou
temperaturas base inferior e superior para as cultivares Acaiá Cerrado e Rubi, de
12,9ºC e 32,4ºC, respectivamente do transplantio até a primeira florada. Amaral
(1991), ao analisar as taxas de crescimento do cafeeiro no período de baixas
temperaturas, verificou que a transição do crescimento ativo para crescimento
reduzido do cafeeiro ocorreu quando as temperaturas mínimas situaram-se entre
13,5
o
C e 14ºC.
24
Têm-se obtido, por meio de graus-dia, ótimas correlações com a duração
do ciclo de culturas anuais, ou com seus estádios do desenvolvimento
fenológico. Por este mesmo motivo, alguns modelos matemáticos de
crescimento, consumo de água, entre outros parâmetros a serem quantificados,
incorporam rotinas de simulação de crescimento da cultura, utilizando-se o
conceito de graus-dia acumulados. Entretanto, outros fatores meteorológicos
podem estar associados à duração do ciclo e ao crescimento vegetativo da
cultura. Conforme Bolonhezi (2000), o somatório de graus-dia pode ser
calculado tanto para o ciclo total quanto para subperíodos de desenvolvimento e
sua magnitude variará conforme a espécie, cultivares, épocas de semeaduras e
interação com outros elementos biometeorológicos. O efeito da temperatura é
dependente da intensidade da luz e, além do mais, a luz determinante no
processo fotossintético, fenômeno indispensável à vida vegetal, poderá ser
prejudicial, se for em excesso (Ometto & Rengifo, 1987). Vieira et al. (1992), ao
trabalharem na determinação da temperatura basal e somas térmicas em pepino,
concluíram que a temperatura do ar parece não ter sido o único parâmetro
determinante da duração do ciclo dessa cultura, uma vez que, a partir de uma das
épocas de plantio, apesar do acréscimo desses valores, ocorreu um aumento na
duração de seu ciclo.
Vários trabalhos têm demonstrado a grande utilidade do uso de graus-dia
para previsão das fases fenológicas e desenvolvimento vegetativo de algumas
culturas. Todavia, não se deve perder de vista que condições de fotoperíodo,
amplitude térmica, entre outras, poderão interferir no desenvolvimento vegetal.
Mota (1989) afirma que existem imperfeições no conceito de graus-dia, pelo fato
de se considerar que temperaturas noturnas e diurnas tenham a mesma
importância para o crescimento da planta e que a resposta da planta é linear em
toda a faixa de temperatura.
25
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Caracterização da área experimental
O experimento foi instalado e conduzido numa área experimental do
Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras (UFLA), no
município de Lavras, MG. A área está situada próximo à estação meteorológica
automática, pertencente à rede de Plataforma de Coleta de Dados (PCD) do
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O local apresenta as seguintes
coordenadas geográficas: latitude 21°14’S; longitude 45°00’W e altitude de
918,841 m. O solo do experimento foi classificado como Latossolo Vermelho
distroférrico típico, conforme Embrapa (1999).
3.2 Clima
Utilizando-se a classificação climática de Koppen, citada por Ometto
(1981), pode-se fazer a classificação para Lavras, MG, com base nos dados das
Normais Climatológicas (Brasil, 1992). O clima é caracterizado como Cwa, ou
seja, com verão chuvoso e inverno seco. A precipitação pluvial total anual no
município é de 1.529,7 mm e a temperatura média anual é de 19,4ºC. Nos meses
de outubro a março concentram-se as maiores lâminas de chuva e as maiores
temperaturas. Julho é o mês mais frio e seco, com temperatura média de 15,8ºC
e precipitação média de 23,4 mm, seguido pelos meses de junho, maio e agosto.
A umidade relativa do ar média é de 76,2% e a evaporação média total anual é
de 1.034,3 mm.
26
3.3 Caracterização química e física do solo
A caracterização química e física do solo do experimento em estudo foi
realizada em setembro de 2004, ao iniciar-se o monitoramento experimental.
As características químicas do solo foram determinadas mediante coletas
de amostras de solos em toda a área, na profundidade de 0 a 20 cm. Para as
características físicas, foi realizado o mesmo procedimento para as camadas de 0
a 20 e de 20 a 40 cm de profundidade. Em seguida, as amostras foram enviadas
ao Laboratório de Análise de Solos (LAS), pertencente ao Departamento de
Ciência do Solo (DCS), da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Os
resultados analíticos obtidos estão apresentados nas Tabelas 1 e 2.
TABELA 1 Resultados da caracterização química do solo do experimento,
realizada no LAS/DCS/UFLA. Lavras, MG, 2006.
AMOSTRAS (0-20 cm)
PARCELAS SIGLA DESCRIÇÃO UNIDADE
1 - 2 3- 4 - 5 7 - 8
pH Em água (1:2,5) - 5,6 6,4 5,4
P Fósforo (Mehlick)
*
Mg dm
-3
2,8 8,5 6,8
K Potássio (Mehlick)
*
Mg dm
-3
62 47 98
Ca
2+
Cálcio (KCl)
*
cmol
c
dm
-3
1,7 3,2 2,3
Mg
2+
Magnésio (KCl)
*
cmol
c
dm
-3
1,1 1,0 0,7
Al
3+
Alumínio (KCl)
*
cmol
c
dm
-3
0,2 0,0 0,2
H+Al Ac. Potencial (SMP)
*
cmol
c
dm
-3
3,6 2,3 3,6
SB Soma de bases cmol
c
dm
-3
3,0 4,3 3,3
(t) CTC efetiva cmol
c
dm
-3
3,2 4,3 3,5
(T) CTC a pH 7,0 cmol
c
dm
-3
6,6 6,6 6,9
“...continua...”
27
“TABELA 1, Cont.”
AMOSTRAS (0-20 cm)
PARCELAS
SIGLA DESCRIÇÃO UNIDADE
1 - 2 3 - 4 – 5 7 - 8
V
m
Saturação de bases
Saturação de alumínio
%
%
45,1
6,0
65,3
0,0
47,4
6,0
MO Matéria orgânica dag kg
-1
3,6 4,4 3,4
P-rem Fósforo remanescente mg L
-1
5,8 7,0 7,0
Zn Zinco (Mehlick)
*
mg dm
-3
2,9 - -
Fe Ferro (Mehlick)
*
mg dm
-3
66,1 - -
Mn Manganês (Mehlick)
*
mg dm
-3
55,0 - -
Cu Cobre (Mehlick)
*
mg dm
-3
6,4 - -
B Boro (água quente)
*
mg dm
-3
1,6 - -
S Enxofre (CaHPO
4
em
CH
3
COOH)
mg dm
-3
14,3 - -
*
Extratores utilizados pelo LAS/DCS/UFLA
TABELA 2 Resultados da caracterização física do solo do experimento,
realizadas no DCS/UFLA. Lavras, MG, 2006.
SIGLA DESCRIÇÃO UNIDADE
AMOSTRAS
0 a 20 cm 20 a 40 cm
Areia - dag kg
-1
9 8
Silte - dag kg
-1
21 24
Argila - dag kg
-1
70 68
Textura Classe textural - M. argilosa M. argilosa
28
3.4 Condução do experimento
O estudo foi conduzido em experimento implantado com uma variedade
do cafeeiro (Coffea arabica L.), cultivar Acaiá Cerrado MG-1474. O
transplantio das mudas foi realizado no dia 19/04/03, quando estas apresentavam
de 6 a 7 pares de folhas. Os espaçamentos foram de 0,80 m entre plantas e de 3,5
m entre linhas de plantas, sendo estes os mais difundidos atualmente entre os
produtores de café da região que utilizam a cultivar Acaiá.
O experimento foi composto por sete parcelas (repetições) definidas por
diferentes datas de plantio: Data 1 (19/04/03), Data 2 (25/05/03), Data 3
(30/06/03), Data 4 (05/08/03), Data 5 (10/09/03), Data 7 (21/11/03) e Data 8
(08/01/04), distinguindo-se uma das outras por intervalos de 36 dias, após a
primeira data de plantio (Data 1). Cada data de plantio foi representada por
parcela constituída de nove plantas, sendo sete dessas úteis, nas quais foi
realizado o balanço hídrico do solo, bem como o monitoramento do crescimento
vegetativo dos cafeeiros.
O balanço hídrico do solo foi realizado no período entre 13/09/04 a
14/09/05. Já o desenvolvimento vegetativo foi avaliado a partir de 09/09/04,
estendendo-se até 17/03/06.
3.5 Irrigação
A irrigação localizada, instalada na área do experimento, foi composta
por linhas laterais flexíveis de polietileno com gotejadores auto-compensantes (5
a 35 m.c.a), apresentando vazão nominal de 1,6 l h
-1
e espaçados de 0,3 m. A
estação de controle do sistema de irrigação foi constituída por conjunto
motobomba KSB (10 HP, 60 Hz, 3450 rpm e Kw 0,75), filtro de areia, filtro de
tela, registros e manômetro.
29
3.6 Tratos culturais
As aplicações de fertilizantes visando à manutenção da fertilidade do
solo da área experimental foram executadas em função dos resultados da análise
química do solo, fornecidos pelo Laboratório de Análise de Solos do
Departamento de Ciência do Solo da UFLA (Tabela 1). Foram aplicadas
quantidades de fertilizantes de acordo com o resultado da análise de solo para
cada uma das parcelas do experimento: Data 1 e Data 2 (138 g/planta), Data 3,
Data 4 e Data 5 (109 g/planta), e Data 7 e Data 8 (98 g/planta). A formulação
utilizada em cada parcela foi obtida por meio da mistura dos fertilizantes
formulado (20-05-20), uréia e cloreto de potássio.
Foi realizado, periódica e sucessivamente, o controle químico
(herbicidas) e mecânico (capinas manuais) das plantas daninhas, no intuito de
evitar a competição com os cafeeiros, por água, luz e nutrientes, principalmente
na época quente e chuvosa, no período entre outubro a abril.
O controle fitossanitário foi realizado com a finalidade de manter sob
controle doenças e pragas de ocorrência na cafeicultura. Os demais tratos
culturais foram executados na medida em que houve necessidade.
3.7 Retenção de água no solo
As curvas características de água no solo foram confeccionadas a partir
de dados experimentais e representadas por meio de equações empíricas.
Primeiramente, foram coletadas amostras (repetições) de solo,
deformadas e indeformadas, nas camadas de 0-20 cm, 20-40 cm e 40-60 cm de
profundidade. Em seguida, as amostras foram conduzidas ao Laboratório de
Hidráulica da UFLA para a determinação da umidade (conteúdo de água) e
tensão (potencial matricial de água) no solo. As amostras indeformadas foram
30
saturadas por um período de 24 horas e, posteriormente, colocadas em funis de
placa porosa, de modo a se estabelecer o total contato com a placa. Foram
submetidas, em seguida, às tensões de 1, 2, 4, 6, 8 e 10 kPa.
As amostras deformadas foram acondicionadas em cilindros de PVC e
saturadas sobre a própria placa de cerâmica da câmara extratora. Posteriormente,
foram aplicadas as seguintes pressões: 33, 100, 500 e 1500 kPa.
Com os valores característicos de umidade correspondentes aos seus
respectivos valores de tensão, foram obtidos os ajustes de acordo com os
parâmetros empíricos da equação proposta por Van Genuchten (1980), Equação
1, utilizando o programa computacional SWRC (Soil Water Retention Curve),
elaborado por Dourado Neto et al. (1990). As equações ajustadas e a densidade
aparente (ρg) para as três camadas consideradas estão apresentadas na Tabela 3.
( )
( )
[ ]
m
n
m
rs
rm
Ψ×+
−
+=Ψ
α
θ
θ
θθ
1
……….....................................................(1)
Em que:
(
)
mΨ
θ
: umidade do solo em função do potencial matricial (cm
3
cm
-3
);
:s
θ
umidade de saturação (cm
3
cm
-3
);
:r
θ
umidade residual (cm
3
cm
-3
);
:m
Ψ
tensão ou potencial matricial (kPa);
:
α
parâmetro de ajuste (cm
-1
);
m e n : parâmetros de ajuste da equação, adimensionais.
31
TABELA 3 Equações de Van Genuchten ajustadas e densidades globais (ρg),
para as três camadas do solo em estudo. Lavras, MG, 2006.
Camada (cm) Equações ajustadas
ρ
ρρ
ρg (g cm
-3
)
0 – 20
( )
( )
[ ]
367,0
5799,1
5104,11
438,0
220,0
m
m
Ψ×+
+=Ψ
θ
0,91
20 – 40
( )
( )
[ ]
3394
,0
5137,1
1303,11
409,0
241,0
m
m
Ψ×+
+=Ψ
θ
0,93
40 – 60
( )
( )
[ ]
3864
,0
6297,1
1340,11
423,0
238,0
m
m
Ψ×+
+=Ψ
θ
0,90
3.8 Manejo da irrigação
A irrigação foi manejada mediante o modelo θ(ψm), proposto por Van
Genuchten (1980), Equação 1 e com o auxílio de sensores “Watermark”, que
indicaram o momento certo de irrigar, por meio de suas leituras de tensão de
água no solo. Foram instalados sete sensores próximos à planta central da
parcela (Figura 1 A), sendo quatro deles, utilizados para o manejo da irrigação.
Os sensores ficaram dispostos a uma distância de 20 cm da planta e 20 cm entre
si e foram estabelecidas, para os mesmos, as profundidades de 5 cm, 15 cm, 25
cm, 35 cm, 45 cm e 50 cm. O manejo da irrigação foi realizado de maneira a
repor a lâmina correspondente à variação do armazenamento de água entre as
tensões de 10 e 20 kPa, indicadas pelos sensores de tensão instalados no solo e
pelo modelo de Van Genuchten (1980). A lâmina de irrigação foi determinada
considerando o perfil do solo de 40 cm de profundidade.
32
A B
FIGURA 1 (A) Sensores de tensão de água no solo “Watermark”, instalados junto
à planta central, nas profundidades de: 5, 15, 25, 35, 40, 50 e 60 cm,
para o controle da irrigação e monitoramento do fluxo de água; (B)
Leitor para coleta de dados. Lavras, MG, 2006.
A partir dos valores de umidade no momento da irrigação, do valor da
capacidade de campo fornecido pela curva de retenção, além da espessura da
camada de solo considerada para o balanço, foi calculada a lâmina de reposição
(Equações 2, 3 e 6) e, finalmente, o tempo de funcionamento do sistema de
irrigação (Equação 7), conforme metodologia expressa por Cabello (1996).
Foram consideradas, para cálculo da lâmina de irrigação, as camadas de 0-20 cm
e 20-40 cm de profundidade, com suas respectivas curvas características de água
no solo.
(
)
PwZatualccLL ××−=
θθ
..........................................................................(2)
Em que:
LL : lâmina líquida de irrigação em cada parcela (mm);
35
15
50
40
60
5
25
33
:cc
θ
umidade na capacidade de campo (cm
3
cm
-3
);
:atual
θ
umidade no momento de irrigar (cm
3
cm
-3
);
Z : profundidade do sistema radicular (mm);
Pw : fração de área molhada (%).
( )
CUk
LL
LB
×−
=
1
..............................................................................................(3)
Em que:
LB : lâmina bruta de irrigação (mm);
CU : coeficiente de uniformidade do sistema de irrigação (decimal);
K : constante que leva em conta a salinização do solo bem como a eficiência de
aplicação do sistema. É determinada encontrando-se o maior valor nas equações
4 e 5 seguintes:
Eak
−
=
1
..........................................................................................................(4)
( )
CEe
CEi
LRk
×
==
2
.......................................................................................(5)
Em que:
Ea : eficiência de aplicação de água do sistema de irrigação considerada como
90% (decimal);
LR : lâmina necessária para lavagem do solo, caso tenha problemas com
salinidade (mm);
CEi : condutividade elétrica da água de irrigação (dS m
-1
);
CEe : condutividade elétrica do extrato de saturação do solo (dS m
-1
);
34
cmcm
LBmédiaLBmédiaLBmédia
4020200 −−
+=
.............................................(6)
Em que:
LBmédia: soma das lâminas brutas médias obtidas de 0 - 40 cm;
LBmédia
0 – 20 cm
: lâmina bruta média de 0 - 20 cm;
LBmédia
20 – 40 cm
: lâmina bruta média de 20 - 40 cm;
qae
SpLBmédia
T
×
×
= .........................................................................................(7)
Em que:
T : tempo de funcionamento do sistema de irrigação (h);
Sp : área ocupada por planta (m
2
);
e: número de emissor por planta (u);
qa: vazão média dos emissores (L h
-1
).
Foram realizados testes para a verificação do coeficiente de
uniformidade de distribuição de água do sistema de irrigação, pela metodologia
proposta por Keller & Karmeli (1974) a partir da obtenção das vazões em quatro
pontos ao longo da linha lateral, ou seja, do primeiro gotejador, do gotejador
situado a 1/3 do comprimento, do gotejador a 2/3 do comprimento e do último
gotejador. As linhas laterais selecionadas para determinação, ao longo da linha
de derivação, foram: a primeira linha lateral, a linha lateral situada a 1/3, a
situada a 2/3 e a última linha lateral. Coletaram-se as vazões desses emissores e,
por meio da Equação 8, foi calculado o coeficiente de uniformidade.
100
25
×
=
qa
q
CUD
.............................................................................................(8)
35
Em que:
CUD : coeficiente de uniformidade de distribuição (%);
q25: média de 25% das menores vazões coletadas (L h
-1
);
qa: média das vazões coletadas (L h
-1
);
3.9 Evapotranspiração de referência (ETo)
Foram coletados dados diários de variáveis meteorológicas, como
temperatura do ar, umidade relativa, pressão atmosférica, velocidade do vento,
precipitação e radiação solar incidente, que deram subsídios ao cálculo da ETo.
Utilizaram-se os dados oriundos da Estação Climatológica Principal (ECP) de
Lavras (Figura 2), pertencente à rede de observações meteorológicas de
superfície do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), situada no campus
da Universidade Federal de Lavras e estão disponíveis no Setor de
Agrometeorologia da mesma universidade. O cálculo da ETo foi realizado na
escala diária, de acordo com a metodologia de Penman-Monteith parametrizada
pela FAO (Pereira et al., 1997), Equação 9.
( )
( )
( )
( )
eaesU
TS
GRn
S
S
ETo −××
++
×
+−
+
=
2
**
275
9001
γ
γ
λ
γ
................(9)
Em que:
ETo
= evapotranspiração de referência (mm d
-1
);
S
= declividade da curva de pressão de saturação do vapor d’água (kPa ºC
-1
);
e
s
=
pressão de saturação do vapor d’água (kPa);
T
= temperatura média diária do ar (ºC);
γ
=
coeficiente psicrométrico (kPa °C
-1
);
λ = calor latente de evaporação (MJ m
-2
d
-1
);
36
γ
*
= coeficiente psicrométrico modificado (kPa °C
-1
);
U
2
= velocidade do vento à altura de 2m (m s
-1
);
e
a
= pressão parcial de vapor d’água (kPa);
Rn = saldo de radiação (MJ m
-2
d
-1
);
G = fluxo de calor no solo (MJ m
-2
d
-1
).
3.10 Balanço hídrico do solo
O balanço hídrico do solo para uma cultura qualquer pode ser
esquematizado de acordo Reichardt & Timm (2004), pela Equação 10.
( )
∂
∂
=±−±+
f
i
f
i
t
t
t
t
L
zes
dzdt
t
dtqqdip
0
θ
..................................................(10)
A Equação 10 pode ser reescrita da maneira mais simplificada, isto é,
integrada no tempo e na profundidade, em que o sinal de cada componente
depende de ele ser um ganho ou uma perda.
zL
QDSETIPA ±±−+=∆±
...................................................................(11)
Em que:
A
L
: variação do armazenamento de água (mm);
P : precipitação pluviométrica efetiva (mm);
I : irrigação (mm);
ET : evapotranspiração da cultura (mm);
DS: deflúvio superficial (mm);
Q
z
: drenagem profunda (mm).
37
3.10.1 Precipitação pluviométrica
A precipitação pluvial ocorrida no intervalo considerado para o balanço
hídrico foi obtida por meio de dados diários fornecidos pela Estação
Climatológica Principal (ECP) de Lavras.
FIGURA 2 Estação Climatológica Principal (ECP) de Lavras,
em convênio com o Instituto Nacional de
Meteorologia (INMET) e Universidade Federal de
Lavras (UFLA). Lavras, MG, 2006.
3.10.2 Lâmina de irrigação
O manejo da irrigação foi realizado com base na metodologia
apresentada por Cabello (1996), descrita no item 3.8.
38
3.10.3 Drenagem profunda
A saída (drenagem) ou entrada de água (ascensão) na camada de solo em
estudo foi obtida por meio da Equação 12, expressa por Reichardt & Timm
(2004).
=±
f
i
t
t
z
qzdtQ
................................................................................................(12)
A densidade de fluxo de água (qz) no solo, no limite inferior do elemento
de volume considerado, é dada pela equação de Darcy-Buckinghan, conforme
Reichardt & Timm (2004), aplicada ao fluxo vertical, conforme Equação 13.
( )
L
z
H
Kqz
∂
∂
−= .
θ
.........................................................................................(13)
Em que:
qz: densidade de fluxo de água no solo (mm d
-1
);
K(
θ
) : condutividade hidráulica em função da umidade do solo (mm d
-1
);
zH
∂
∂
/
: gradiente de potencial total na profundidade em estudo (admensional).
Dependendo do sinal e da magnitude do gradiente
∂
H/
∂
z, em
profundidade z = L, o fluxo pode ser para cima (ascensão capilar) ou para baixo
(drenagem profunda), daí os sinais + ou – nas Equações 11 e 12. Dessa forma,
para a estimativa de Q
z
,
,
é necessário o conhecimento da curva característica de
água no solo e da sua condutividade hidráulica.
39
3.10.4 Condutividade hidráulica
A condutividade hidráulica como função do teor de água no solo não
saturado foi determinada de acordo com a metodologia de Mualem-Van
Genuchten, desenvolvida por Mualem (1976) e, posteriormente, modificada por
Van Genuchten (1980). Essa metodologia foi utilizada para a determinação da
condutividade hidráulica, pois, na prática, na maioria das vezes, trabalha-se com
valores de umidades inferiores à capacidade de campo, ao passo que outras
metodologias adotam como limite inferior a capacidade de campo. Dessa
maneira, utilizou-se a Equação 14 para a determinação da condutividade
hidráulica não saturada do solo.
2
1
11)(
Θ−−Θ×=Θ
m
L
m
KoK
................................................................(14 )
Em que:
Ko
: condutividade hidráulica saturada (cm s
-1
);
L : parâmetro empírico, sendo aproximadamente ½ para maioria dos solos;
m : parâmetro de ajuste da equação, admensional, sendo um fator dependente
principalmente da tortuosidade.
Θ
: saturação efetiva que pode ser obtida pela expressão:
(
)
( )
rs
r
θθ
θθ
−
−
=Θ
...............................................................................................(14.1)
Em que:
θ
: umidade atual do solo (cm
3
cm
-3
);
40
θ
s : umidade de saturação (cm
3
cm
-3
);
θ
r : umidade residual (cm
3
cm
-3
).
Os parâmetros
θ
s e
θ
r foram determinados experimentalmente, enquanto
os parâmetros
, m e n foram obtidos pela curva característica de água no solo,
correspondente às seguintes camadas do solo: 0-20 cm, 20-40 cm e 40-60 cm,
mediante o modelo de Van Genuchten (1980).
A condutividade hidráulica saturada foi determinada pelo método do
Permeâmetro de Guelph (Figura 3), de acordo com a recomendação contida no
manual de operação do mesmo (Soil Moisture Equipment Corp, 1987).
A partir da Equação 14 e dos parâmetros
θ
s,
θ
r e m e da Ko, foi gerada
uma equação de condutividade hidráulica não saturada, em função da umidade
θ
.
3.10.5 Escoamento superficial
O escoamento superficial deve ser determinado por meio de técnicas e
estruturas apropriadas. Diante das dificuldades para se determinar o escoamento
superficial e também do elevado número de dados requeridos para se fazer o
balanço hídrico no solo, em períodos curtos, o mesmo não foi realizado em dias
em que ocorreram precipitações pluviométricas.
41
FIGURA 3 Permeâmetro de Guelph e principais partes constituintes. Lavras,
MG, 2006.
3.10.6 Variação do armazenamento de água no solo
A variação do armazenamento foi obtida, de acordo Libardi (1999),
conforme Equação 15. Foram realizadas as leituras de umidade do solo a cada
dois dias, por meio do “Profile Probe”, nas seguintes profundidades: 10 cm, 20
cm, 30 cm, 40 cm e 60 cm, representadas na Figura 4.
∂
∂
=∆
z
t
t
dtdz
t
A
0
2
1
θ
..........................................................................................(15)
Tubo aberto
para atmosfera
Escala graduada
Reservatório
externo
Reservatório
interno
Ponteira
Comando de seleção
dos reservatórios
Tripé
Solo
42
Em que:
A : variação do armazenamento (mm);
z : profundidade (mm);
t
2
: tempo no final (dia);
t
1
: tempo no início (dia);
θ
: umidade base volume (cm cm
-3
).
FIGURA 4 Sensores de umidade no solo “Profile Probe” e seus contituintes. (A)
4 tubos de acesso instalados no solo, próximo à planta; (B) haste
com sensores a 10, 20, 30, 40, 60 e 100 cm de profundidade; (C)
haste introduzida em tubo de acesso instalado no solo e princípio de
funcionamento; (D) leitor digital para coleta e armazenamento de
dados; (E) vista parcial da haste embutida no tubo de acesso
instalado no solo. Lavras, MG, 2006.
E
A
B C D
43
3.10.7 Evapotranspiração da cultura (ETc)
A evapotranspiração da cultura foi determinada a partir da equação geral
do balanço de água no solo (Equação 11).
A profundidade considerada na contabilidade do balanço hídrico para um
volume de solo representativo foi de 55 cm. A esquematização dos componentes
do balanço hídrico de uma cultura pode ser verificada na Figura 5.
FIGURA 6 Esquema dos componentes do balanço hídrico de uma cultura.
FIGURA 5 Esquema dos componentes do balanço hídrico de uma cultura.
Precipitação
Zona radicular
Irrigação
Transpiração
Evaporação
Runoff
Drenagem profunda
Ascensão capilar
44
3.11 Coeficiente de cultura (Kc)
Os coeficientes de cultura (Kc) foram determinados pela equação
expressa por Allen et al. (1998), mediante a posse dos valores de
evapotranspiração da cultura (ETc) sem restrição de água e evapotranspiração de
referência (ETo), de acordo Equação 17.
ETo
ETc
Kc =
.....................................................................................................(17)
Em que:
Kc : coeficiente de cultura;
ETc: evapotranspiração da cultura sem restrição de água (mm d
-1
);
ETo: evapotranspiração de referência (mm d
-1
).
3.12 Graus-dia de desenvolvimento (GDD)
O cálculo de graus-dia foi realizado de acordo com o procedimento
apresentado por Ometto (1981). Tal metodologia considera cinco situações
possíveis de acontecer: Equações 18, 19, 20, 21 e 22. Com base em resultados de
trabalhos de Amaral (1991), Iaffe et al. (2001) e Lima (2006), foram adotados
valores de temperatura basal inferior e superior da planta igual a 13ºC e 34ºC,
respectivamente. Os graus-dia foram computados a partir da data de transplantio
das mudas em 14/04/2003, equivalentes aos dias após plantio, referente a cada
data de plantio. Os graus-dia foram relacionados com as variáveis de
crescimento vegetativo, obtidas no período de 09/09/04 a 17/03/06, bem como
os valores de Kc obtidos no período de 13/09/04 a 14/09/05.
45
1º caso: Tb < Tm e TB > TM
( )
TbTm
TmTM
GD −+
−
=
2
..................................................................(18)
2º caso: Tb Tm e TB > TM
(
)
( )
TmTM
TbTM
GD
−
−
=
2
2
.......................................................................................(19)
3º caso: (Tb e TB) > (TM)
0
=
GD
..........................................................................................................(20)
4º caso: Tb <4 Tm e TB < TM
(
)
(
)
(
)
(
)
( )
TmTM
TBTMTmTMTbTmTmTM
GD
−
−−−+−−
=
2
2
22
...................(21)
5º caso: Tb > Tm e TB < TM
(
)
(
)
−
−−−
=
TmTM
TBTMTbTM
GD
22
2
1
.......................................................(22)
Em que:
GD : graus-dia (ºC);
Tb : temperatura base inferior da planta (ºC);
46
TB : temperatura base superior da planta (ºC);
Tm : temperatura mínima do ar (ºC);
TM : temperatura máxima do ar (ºC).
3.13 Crescimento vegetativo
A avaliação do crescimento vegetativo dos cafeeiros foi realizada
durante o período de 09/09/04 a 17/03/06. Em duas plantas da parcela útil foram
marcados os ramos para a realização de leituras mensais das seguintes variáveis
de crescimento vegetativo: altura de planta (Ap), comprimento do ramo
plagiotrópico (Crp), diâmetro da seção inferior da copa (Diaco), diâmetro do
ramo ortotrópico (Dro), número de internódios do ramo plagiotrópico (Nirp) e
número de pares de ramos plagiotrópicos (Nrp).
Para a avaliação de Ap e Diaco, foi utilizada uma régua de madeira
graduada em centímetros. A variável Ap foi medida colocando-se a régua
próximo ao ramo ortotrópico, na posição perpendicular à superfície do solo,
tomando-se como altura a posição mais alta de folhas na parte aérea da planta.
Para a medição do Diaco, colocou-se a régua no mesmo plano da superfície do
solo, em sentido transversal à linha de plantio, medindo-se a distância entre as
mais distantes extremidades dos ramos plagiotrópicos.
A variável Crp foi avaliada por meio de uma trena também graduada em
centímetros. A trena foi colocada na base do ramo plagiotrópico, próximo à
inserção deste com o ramo ortotrópico, estendendo-se até o ápice.
Para a avaliação do Dro, utilizou-se um paquímetro digital graduado em
milímetro. As avaliações foram realizadas à altura de 10 cm da superfície do
solo.
47
As variáveis Nirp e Nrp foram avaliadas por meio de contagem visual.
Após cada contagem, eram feitas marcações nos ramos, com a finalidade de não
permitir uma recontagem dos internódios e ramos anteriormente avaliados.
3.14 Análise dos dados
A análise estatística dos dados correspondentes às variáveis de
crescimento vegetativo observados em campo foi realizada com auxílio do
programa computacional Sisvar, versão 4.6, segundo Ferreira (2003), enquanto
que, para os dados de coeficiente de cultura (Kc) observados, foram feitas
análises de regressão, utilizando-se o SigmaPlot (versão 7.0). Os gráficos foram
confeccionados a partir de uma planilha eletrônica (Excel).
48
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Condições meteorológicas
As variáveis meteorológicas temperaturas máxima e mínima do ar,
observadas no período entre a implantação das parcelas, correspondentes às
distintas datas de plantio e início do monitoramento experimental, estão
representadas na Figura 6. Verificou-se que os menores e os maiores valores de
temperatura mínima foram, respectivamente, 6,4
o
C e 21ºC, ao passo que o
menor valor para a temperatura máxima foi 17,4ºC e os maiores permaneceram
entre 33,8
o
C e 35ºC. Os valores de temperatura do ar abaixo do mínimo exigido
de 13ºC pelo cafeeiro, ou seja, da temperatura basal inferior, ocorreram entre os
meses de maio a agosto de 2003 e maio a setembro de 2004. Para os valores de
temperatura máxima do ar acima do limite superior de temperatura exigida de
34ºC pelo cafeeiro, ou seja, temperatura basal superior, foi observada apenas
uma ocorrência em setembro de 2003 e duas em outubro do mesmo ano,
permanecendo abaixo da temperatura basal superior por quase todo período.
As variáveis meteorológicas temperaturas máxima e mínima, por todo o
período que abrange o monitoramento do desenvolvimento vegetativo e o
balanço hídrico no solo, estão apresentadas na Figura 7. Verifica-se que, para
todos os períodos, equivalentes às diferentes datas de plantio, os menores e
maiores valores de temperatura mínima foram, respectivamente, 7,5
o
C e 21ºC,
enquanto o menor valor para a máxima foi de 17,6ºC e os maiores situaram-se
entre 33
o
C e 35ºC. A maior ocorrência de valores de temperatura abaixo da
mínima basal inferior exigida pelo cafeeiro foi nos meses de maio a agosto de
2005. Nos demais meses em que se procederam às avaliações de crescimento,
houve uma ocorrência de maiores valores de temperatura mínima do ar,
superando a temperatura basal inferior. A temperatura máxima do ar
49
permaneceu abaixo da temperatura basal superior por quase todo o período de
monitoramento, exceto em quatro dias do mês de outubro de 2005 e três dias do
mês de janeiro de 2006.
Pode-se observar que as variáveis meteorológicas temperaturas máxima
e mínima do ar, ao serem comparadas em relação às temperaturas máxima e
mínima basal do cafeeiro, foram semelhantes no período em que ocorreu o
monitoramento vegetativo e no período anterior a este.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
20/03/03 28/06/03 06/10/03 14/01/04 23/04/04 01/08/04 09/11/04
Data
Temperatura (ºC)
TM Tm TB Tb
FIGURA 6 Distribuição dos valores de temperaturas mínimas (Tm), máximas
(TM), do ar, basal inferior (Tb=13ºC) e basal superior (TB=34ºC)
no período de abr./2003 a set./2004. Lavras, MG, 2006.
50
0
5
10
15
20
25
30
35
40
07/08/04 15/11/04 23/02/05 03/06/05 11/09/05 20/12/05 30/03/06
Data
Temperatura (ºC)
TM Tm TB Tb
FIGURA 7 Distribuição dos valores de temperaturas mínimas (Tm), máximas
(TM), do ar, basal inferior (Tb=13ºC) e basal superior (TB=34ºC)
no período de set./2004 a mar./2006. Lavras, MG, 2006.
4.2 Curva característica de água no solo
As curvas de retenção ou curvas característica de água no solo
determinadas para as camadas: 0-20 cm, 20-40 cm e 40-60 cm estão
apresentadas na Figura 8. Os valores dos coeficientes de determinação obtidos
foram iguais ou superiores a 0,98 (Tabela 4) e mostram bons ajustes dos dados
experimentais ao modelo de Van Genuchten.
Os valores de umidades correspondentes ao potencial matricial de -10
kPa, equivalente à capacidade de campo para as diferentes camadas do solo,
foram: 30,96 % (camada de 0 a 20 cm), 35,69 % (camada de 20 a 40 cm) e
32,83% (camada de 40 a 60 cm). Diante da relação entre os valores de umidade
51
e potencial matricial de água no solo, é possível verificar grande semelhança
hidráulica entre as camadas.
TABELA 4 Parâmetros de ajuste da curva característica ao modelo proposto por
Van Genuchten (1980), a partir do potencial matricial em kPa e do
conteúdo de água em cm
3
cm
-3
. Lavras, MG, 2006.
Camadas (cm)
Parâmetros
0 – 20 20 – 40 40 – 60
θ
s
0,658 0,650
0,661
θ
r
0,220 0,241 0,238
α
1,5104 1,1303 1,1340
m 0,3670 0,3394 0,3864
n 1,5799 1,5137 1,6297
R
2
0,98 0,99 0,99
4.3 Manejo da irrigação
O manejo da irrigação foi eficiente para repor a lâmina correspondente à
variação do armazenamento de água entre o conteúdo de água do solo na
capacidade de campo e o conteúdo de água equivalente a um potencial matricial
variável entre -10 (capacidade de campo) e -20 kPa.
O potencial matricial foi mantido entre -10 e -20 kPa, em quase todo
período analisado (Figura 9 A e B).
52
0.1
1
10
100
1000
10000
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Conteúdo de água (cm
3
cm
-3
)
Potencial matricial (-kPa)
0-20 20-40 40-60
FIGURA 8 Curvas de retenção de água no solo para as três camadas estudadas
do Latossolo Vermelho distroférrico típico. Lavras, MG, 2006.
Para algumas datas, foram observados valores de potencial matricial
acima de -10 kPa. Este fato deve-se à ocorrência de precipitações (Figura 10)
com lâmina suficiente para elevar a umidade além do limite superior de -10 kPa.
O contrário acorreu em outras datas, nas quais foram verificados valores de
potencial matricial abaixo de -20 kPa, o que pode estar relacionado com a
redistribuição da água que, ao movimentar-se para fora da camada de interesse,
ocasiona uma diminuição do potencial matricial.
53
"A"
0
5
10
15
20
25
30
35
40
13/09/04 12/11/04 11/01/05 12/03/05 11/05/05 10/07/05 08/09/05
Data
Potencial matricial (-kPa)
Camada de 0 - 20 cm Camada de 20 - 40 cm
"B"
0
5
10
15
20
25
30
13/09/04 12/11/04 11/01/05 12/03/05 11/05/05 10/07/05 08/09/05
Data
Potencial matricial (-kPa)
Camada de 0 - 40 cm
FIGURA 9
Potencial matricial médio no solo nas camadas de 0 a 20 cm e de 20
a 40 cm (A) e na camada de 0 a 40 cm (B), durante o período de
irrigação e crescimento vegetativo do cafeeiro. Lavras, MG, 2006.
54
310.9
129.9
84.6
40.4
124.6
257.3
279.6
161.7
60.6
36.6
4.1
4.7
31.6
0
50
100
150
200
250
300
350
set/04 nov/04 jan/05 mar/05 mai/05 jul/05 set/05
Data
Precipitação total (mm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Precipitação diária (mm)
Precipitação total Precipitação diária
FIGURA 10 Precipitações pluviométricas totais mensais e diárias observadas
durante o período de monitoramento do balanço hídrico no solo.
Lavras, MG, 2006.
Diante do curto intervalo de monitoramento do potencial matricial de
água no solo e da ocorrência de precipitações em boa parte do período avaliado,
pode-se assegurar que o objetivo de manter o potencial entre -10 e -20 kPa na
área cultivada com o cafeeiro ‘Acaiá’ foi estabelecido em quase todo o período.
4.3.1 Uniformidade de aplicação da água
Os gotejadores utilizados no sistema de irrigação trabalham com uma
faixa de compensação de vazão para uma variação na pressão de operação de 5 a
35 mca. Por esta razão e devido à necessidade hidráulica do sistema, a pressão
de serviço utilizada na saída do conjunto motobomba foi de 24 mca, sendo
suficiente para a adequada operação dos gotejadores.
55
Foram realizados testes de uniformidade de distribuição de água,
conforme metodologia descrita no item 3.8. Após a realização dos testes,
verificou-se uma vazão média dos gotejadores igual a 1,58 L h
-1
, valor
ligeiramente inferior ao de fabricação. O valor obtido de CUD igual a 93% foi
classificado como excelente, por ter sido maior que 90%, indicando boa
performance do sistema de irrigação.
4.4 Crescimento vegetativo
Depois de realizadas 20 avaliações de coleta de dados, foram obtidos os
resultados das variáveis de crescimento vegetativo para o cafeeiro ‘Acaiá’.
4.4.1 Altura de planta (Ap)
Houve um bom ajuste do modelo de regressão linear aos dados de altura
de planta relacionados com graus-dia desenvolvimento (GDD), como pode ser
observado pelo valor do coeficiente de determinação apresentado na Tabela 5.
Entretanto, apesar do aumento da variável altura de planta estar associado aos
graus-dia de desenvolvimento (GDD), pode-se observar, pelos valores
significativamente maiores (P<0,01) entre as datas de plantio, conforme Anexo
A, que houve efeito destas sobre a altura de planta. Analisando-se a ocorrência
das temperaturas do ar (Figura 7) abaixo e acima da temperatura basal inferior e
superior, respectivamente, para cada data de plantio, pode-se observar que, por
meio da associação de GDD com altura de planta, não foi possível definir com
precisão a relação entre temperatura do ar e o desenvolvimento vegetativo do
cafeeiro. Este fato pode ser observado na Figura 11, pela diferença entre os
valores de altura de planta obtidos na Data 1 (plantio 19/04/03) com os valores
de altura obtidos nas Datas 7 (plantio 21/11/03) e 8 (plantio 08/01/04), meses
56
nos quais não foi observada a ocorrência de valores de temperatura do ar
menores e maiores que a temperatura basal inferior e superior, respectivamente.
Conforme Ometto (1981) e Mota (1989), era de se esperar que os valores de
altura de planta para as diferentes datas de plantio fossem próximos, uma vez
que o conceito de graus-dia parte do pressuposto de que a temperatura do ar
expressa de maneira simples a energia contida no meio e esta é o principal fator
que controla o crescimento da planta. Resultados semelhantes (Tabela 5) foram
obtidos quando Ap foi relacionada com dias após plantio.
TABELA 5 Parâmetros do modelo de regressão linear simples, de altura de
planta (Ap) entre as datas de plantio versus graus-dia de
desenvolvimento (GDD) e dias após plantio (DAP), obtidos por
meio do Sisvar.
Parâmetros estatísticos
Fonte de variação
B
0
B
1
R
2
Valor P
do desvio
GDD
22,3254 0,0196 0,999
**
1,000
n.s
DAP
21,3831 0,1616 0,998
**
0,989
n.s
**
Altamente significativo, a 1%;
n.s
Não significativo.
4.4.2 Diâmetro do ramo ortotrópico (Dro)
Ao relacionar-se diâmetro do ramo ortotrópico (caule) com graus-dia de
desenvolvimento (GDD), observou-se, pelo coeficiente de determinação (Tabela
6), um bom ajuste do modelo linear aos dados mensurados. Contudo, pode-se
verificar, pelos valores significativamente maiores (P<0,01) conforme Anexo B,
que também houve efeito da data de plantio sobre o diâmetro do caule. Este fato
pode ser observado na Figura 12, ao comparar os valores das Datas 2 (plantio
57
25/05/03) e 4 (plantio 05/08/03), plantadas em meses com ocorrência de
temperaturas do ar abaixo da temperatura basal, com as Datas 7 (plantio
21/11/03) e 8 (plantio 08/01/04), plantadas em meses com ocorrência de
temperatura do ar entre os limites superior e inferior basal, ou seja, favorável ao
desenvolvimento da planta. Ao relacionar-se diâmetro do caule com dias após
plantio, pode-se verificar bom ajuste do modelo linear pelos parâmetros
estatísticos (Tabela 6). Todavia, é observado o efeito da data de plantio sobre a
variável Dro, quando relacionada com esta mesma variável.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
3889.4 4276.2 4662.9 5049.6 5436.3 5823.1 6209.8 6596.5
GDD
Ap (cm)
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 7 Data 8
FIGURA 11 Altura de planta (Ap) associada aos graus-dia de desenvolvimento
(GDD) para o cafeeiro ‘Acaiá’ correspondentes às diferentes datas
de plantio. Lavras, MG, 2006.
58
TABELA 6 Parâmetros do modelo de regressão linear simples, de diâmetro do
ramo ortotrópico (Dro) entre as datas de plantio versus graus-dia de
desenvolvimento (GDD) e dias após plantio (DAP), obtidos por
meio do Sisvar.
Parâmetros estatísticos
Fonte de variação
B
0
B
1
R
2
Valor P
do desvio
GDD
-0,33018 0,0006 0,996
**
0,873
n.s
DAP
-0,1487 0,0049 0,988
**
0,630
n.s
**
Altamente significativo, a 1%;
n.s
Não significativo.
0
1
2
3
4
5
3889.4 4276.2 4662.9 5049.6 5436.3 5823.1 6209.8 6596.5
GDD
Dro (cm)
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 7 Data 8
FIGURA 12 Diâmetro do ramo ortotrópico (Dro) associado aos graus-dia de
desenvolvimento (GDD) para o cafeeiro ‘Acaiá’ correspondentes às
diferentes datas de plantio. Lavras, MG, 2006.
59
4.4.3 Diâmetro de copa (Diaco)
Foi verificado um bom ajuste do modelo linear aos dados de diâmetro de
copa relacionados com graus-dia desenvolvimento (GDD), como pode ser
observado pelo valor do coeficiente de determinação apresentado na Tabela 7.
Entretanto, constatou-se, pelos valores de diâmetro de copa significativamente
superiores (P<0,01), conforme Anexo C, que houve efeito das datas de plantio
sobre esta variável. Observa-se, na Figura 13, a similaridade dos valores de
diâmetro de copa entre as datas de plantio (Data 3, Data 7 e Data 8) que
ocorreram em períodos com distintas condições de temperaturas do ar, como
também o afastamento dos valores de diâmetro de copa entre as datas de plantio
(Data 1 e Data 7; Data 8), com uma ocorrência similar de temperatura. Ao
associar-se diâmetro de copa com dias após plantio, verifica-se bom ajuste do
modelo linear aos dados observados, mas, ainda assim, permanece o efeito da
data de plantio sobre o crescimento daquela variável.
TABELA 7 Parâmetros do modelo de regressão linear simples, de diâmetro de
copa (Diaco) entre as datas de plantio versus graus-dia de
desenvolvimento (GDD) e dias após plantio (DAP), obtidos por
meio do Sisvar.
Parâmetros estatísticos
Fonte de variação
B
0
B
1
R
2
Valor P
do desvio
GDD
32,1582 0,0172 0,996
**
0,996
n.s
DAP
33,8133 0,1373 0,988
**
0,729
n.s
**
Altamente significativo, a 1%;
n.s
Não significativo.
60
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
3889.43 4389.43 4889.43 5389.43 5889.43 6389.43
GDD
Diaco (cm)
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 7 Data 8
FIGURA 13 Diâmetro de copa (Diaco) associado aos graus-dia de
desenvolvimento (GDD) para o cafeeiro ‘Acaiá’
correspondentes às diferentes datas de plantio. Lavras, MG,
2006.
4.4.4 Comprimento do ramo plagiotrópico (Crp)
Por meio dos parâmetros estatísticos na Tabela 8, constata-se que houve
bom ajuste do modelo linear aos valores de comprimento do ramo plagiotrópico
relacionados aos graus-dia de desenvolvimento (GDD). Pela Figura 14 verifica-
se um aumento do comprimento do ramo plagiotrópico com o acúmulo de graus-
dia. O efeito da data de plantio pode ser comprovado pelos valores
significativamente maiores (P<0,01) para Crp, referentes às épocas de plantio,
conforme Anexo D. Resultados semelhantes foram observados quando Crp foi
associado aos dias após plantio.
61
TABELA 8 Parâmetros do modelo de regressão linear simples, de comprimento
do ramo plagiotrópico (Crp) entre as datas de plantio versus graus-
dia de desenvolvimento (GDD) e dias após plantio (DAP), obtidos
por meio do Sisvar.
Parâmetros estatísticos
Fonte de variação
B
0
B
1
R
2
Valor P
do desvio
GDD
22,2970 0,0078 0,995
**
0,998
n.s
DAP
23,6344 0,0609 0,985
**
0,955
n.s
**
Altamente significativo, a 1%;
n.s
Não significativo.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3889.4 4276.2 4662.9 5049.6 5436.3 5823.1 6209.8 6596.5
GDD
Crp (cm)
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 7 Data 8
FIGURA 14 Comprimento do ramo plagiotrópico (Crp) associado aos graus-dia
de desenvolvimento (GDD) para o cafeeiro ‘Acaiá’ correspondentes
às diferentes datas de plantio. Lavras, MG, 2006.
62
4.4.5 Número de internódios do ramo plagiotrópico (Nirp)
O aumento do número de internódios do ramo plagiotrópico associado
aos graus-dia de desenvolvimento (GDD) pode ser observado por meio da
Figura 15. Os valores dos parâmetros estatísticos apresentados na Tabela 9
demonstram um bom ajuste do modelo linear aos dados de Nirp relacionados aos
GDD. Entretanto, os significativos valores superiores (P<0,01), conforme Anexo
E, indicam que a data de plantio teve efeito também sobre Nirp. Ao relacionar-se
número de internódios do ramo plagiotrópico com dias após plantio, pode-se
verificar, pelos parâmetros estatísticos (Tabela 9), um bom ajuste do modelo.
Porém, o efeito das datas de plantio sobre o Nirp é verificado, quando
relacionado com DAP.
TABELA 9
Parâmetros do modelo de regressão linear simples, de número de
internódios do ramo plagiotrópico (Nirp) entre as datas de plantio
versus graus-dia de desenvolvimento (GDD) e dias após plantio
(DAP), obtidos por meio do Sisvar.
Parâmetros estatísticos
Fonte de variação
B
0
B
1
R
2
Valor P
do desvio
GDD
0,4059 0,0038 0,998
**
0,965
n.s
DAP
-0,0112 0,0311 0,997
**
0,961
n.s
**
Altamente significativo, a 1%;
n.s
Não significativo.
63
0
5
10
15
20
25
30
35
3889.4 4389.4 4889.4 5389.4 5889.4 6389.4
GDD
Nirp (u)
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 7 Data 8
FIGURA 15 Número de internódios do ramo plagiotrópico (Nirp) associado aos
graus-dia de desenvolvimento (GDD) para o cafeeiro ‘Acaiá’
correspondentes às diferentes datas de plantio. Lavras, MG, 2006.
4.4.6 Número de pares de ramos plagiotrópicos (Nrp)
Para o número de pares de ramos plagiotrópicos verifica-se que houve
um aumento desta variável com o aumento dos graus-dia (Figura 16), em todas
as datas de plantio. Pelo valor do coeficiente de determinação, apresentado na
Tabela 10, constata-se que bom ajuste do modelo linear aos dados observados.
Contudo, os valores significativamente maiores (P<0,01) de Nrp, conforme
Anexo F, indicam que houve efeito da data de plantio sobre Nrp. Ao associar
Nrp com dias após plantio, observa-se semelhança dos resultados em relação aos
graus-dia.
64
TABELA 10 Parâmetros do modelo de regressão linear simples, de número de
pares de ramos plagiotrópicos (Nrp) entre as datas de plantio
versus graus-dia de desenvolvimento (GDD) e dias após plantio
(DAP), obtidos por meio do Sisvar.
Parâmetros estatísticos
Fonte de variação
B
0
B
1
R
2
Valor P
do desvio
GDD
-0,3632 0,0036 0,996
**
0,962
n.s
DAP
0,0529 0,0291 0,993
**
0,966
n.s
**
Altamente significativo, a 1%;
n.s
Não significativo.
0
5
10
15
20
25
30
35
3889.4 4276.2 4662.9 5049.6 5436.3 5823.1 6209.8 6596.5
GDD
Nrp (u)
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 7 Data 8
FIGURA 16 Número de pares de ramos plagiotrópicos (Nrp) associado aos
graus-dia de desenvolvimento (GDD) para o cafeeiro ‘Acaiá’
correspondentes às diferentes datas de plantio. Lavras, MG, 2006.
65
De maneira geral, observa-se que houve um bom ajuste do modelo linear
simples ao relacionar todas as variáveis de crescimento: Ap, Dro, Diaco, Crp,
Nirp e Nrp, aos graus-dia de desenvolvimento (GDD). Apesar do bom ajuste,
verificou-se que a data de plantio exerce efeito significativo em todas as
variáveis de crescimento analisadas, mostrando que GDD não é um parâmetro
confiável para se estimar o crescimento vegetativo do cafeeiro ‘Acaiá Cerrado’,
entre diferentes épocas. Foi observada semelhança de resultado para a relação
das variáveis de crescimento com dias após plantio (DAP). Dessa maneira, a
estimativa do crescimento vegetativo do cafeeiro ‘Acaiá Cerrado’ plantado em
diferentes datas, não pode ser realizada por meio de dias após o plantio (DAP),
bem como por meio de graus-dia de desenvolvimento (GDD).
Pode-se observar, pela Figura 17, a relação da variável altura de planta
(Ap) e da variável bioclimatológica GDD, com dias após plantio (DAP), tendo
ocorrido um distanciamento da curva de crescimento da planta em altura, em
relação à curva da variável bioclimatológica GDD. Conforme Ometto (1981),
esse afastamento entre as curvas é um indicativo de que outro fator, além da
temperatura, qualquer que seja, esteja afetando o desenvolvimento da planta.
Quando a planta está otimizada, seu crescimento e desenvolvimento são
conseqüência da energia do meio, isto é, a curva que mostra o crescimento
deveria seguir uma tendência de acompanhamento com as curvas das variáveis
bioclimatológicas.
66
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
521 544 566 623 646 706 733 800 829
DAP
GDD
0
50
100
150
200
250
Ap (cm)
GDD Altura de Planta
FIGURA 17 Altura de planta (Ap) versus graus-dia de desenvolvimento (GDD)
associados aos dias após o plantio (DAP). Lavras, MG, 2006.
4.5 Coeficiente de cultura (Kc)
Por meio do balanço hídrico do solo, realizado a partir de 13/09/2004,
quando já tinham sido computados 3932 GDD referentes à primeira data de
plantio em 19/04/2003, foram obtidos os valores de Kc. As demais datas de
plantio, evidentemente, alcançaram os mesmos graus-dia em épocas e períodos
diferentes. Entretanto, devido ao efeito da data de plantio sobre o crescimento
das variáveis de desenvolvimento vegetativo, mostrando que GDD não é para o
cafeeiro uma variável bioclimática precisa, decidiu-se associar Kc aos GDD
correspondentes, apenas, ao período entre o início de florada de 2004 e o de
2005. Isso só foi possível pelo fato da florada ter sido bem uniforme para as
datas de plantio, indicando que graus-dia não estimam, aparentemente, a época
de floração do cafeeiro. Desse modo, tornou-se possível relacionar os
67
coeficientes de cultura (Kc) com GDD, a partir da florada, desconsiderando o
efeito da data de plantio sobre o crescimento vegetativo.
Os valores de coeficientes de cultura associados aos GDD, para o
cafeeiro ‘Acaiá Cerrado’ estão apresentados na Figura 18, em intervalos de 700
GDD. Por meio do coeficiente de determinação (R
2
), observa-seque houve um
bom ajuste do modelo de regressão linear utilizando a função cúbica aos dados
de Kc relacionados com GDD.
Os valores de Kc médios estimados pelo modelo linear de terceiro grau,
no período correspondente de 3932 a 7101 GDD, situaram-se entre 0,7 e 1,2.
Estes valores estão próximos aos determinados por Doorenbos & Pruitt (1977) e
Villa Nova et al. (2002) entre outros verificados na literatura. Porém, são
limitados à localidade de Lavras, como aqueles os são, para a condição em que
foram determinados.
Sugere-se a utilização de metodologias que incorporem outras variáveis
bioclimatológicas além da temperatura, para uma possível associação com
crescimento vegetativo e coeficiente de cultura (Kc) do cafeeiro.
68
y = -1.208E-10x
3
+ 1.995E-06x
2
- 1.064E-2x + 19.24
R
2
= 0.907
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
3932 4282 4632 4982 5332 5682 6032 6382 6732 7082
GDD
Kc
Data 1 Data 2 Data 3 Data 4
Data 5
Data 7 Data 8
FIGURA 18 Coeficientes de cultura (Kc) associados aos graus-dia de
desenvolvimento (GDD) para o cafeeiro ‘Acaiá Cerrado’, obtidos
em intervalos de 700 GDD. Lavras, MG, 2006.
69
5 CONCLUSÕES
A alternativa de utilização dos GDD para estimativa do crescimento
vegetativo não se mostrou eficiente para o cafeeiro ‘Acaiá Cerrado’, indicando
limitação dessa variável bioclimatológica.
As curvas de Kc correspondentes aos intervalos de 700 GDD, para o
cafeeiro ‘Acaiá Cerrado’, no período de 3932 a 7101 GDD, foram semelhantes
aos valores encontrados na literatura.
70
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78
ANEXOS
ANEXO A Pág.
TABELA 1A Análise de variância dos dados de altura de planta associados
aos graus-dia de desenvolvimento (GDD), em diferentes datas
de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.........................................78
TABELA 2A Análise de variância dos dados de altura de planta associados
aos dias após plantio (DAP), em diferentes datas de plantio
(DP). Lavras, MG, 2005..........................................................78
TABELA 1A Análise de variância dos dados de altura de planta associados aos
graus-dia de desenvolvimento (GDD), em diferentes datas de
plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 2848,686577
**
GDD 11 2427,335334
**
Erro 66 23,242705
CV(%) = 3,77; Média geral: 127,82;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
TABELA 2A Análise de variância dos dados de altura de planta associados aos
dias após plantio (DAP), em diferentes datas de plantio (DP).
Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 3669,661924
**
DAP 11 1893,705707
**
Erro 66 20,675572
CV(%) = 3,52; Média geral: 129,09;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
79
ANEXO B Pág.
TABELA 1B Análise de variância dos dados de diâmetro do ramo
ortotrópico associados aos graus-dia de desenvolvimento
(GDD), em diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG,
2005......................................................................................79
TABELA 2B Análise de variância dos dados de diâmetro do ramo
ortotrópico associados aos dias após plantio (DAP), em
diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG,
2005......................................................................................79
TABELA 1B Análise de variância dos dados de diâmetro do ramo ortotrópico
associados aos graus-dia de desenvolvimento (GDD), em
diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 5,677323
**
GDD 11 2,504138
**
Erro 66 0,019248
CV(%) = 4,50; Média geral: 3,08;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
TABELA 2B Análise de variância dos dados de diâmetro do ramo ortotrópico
associados aos dias após plantio (DAP), em diferentes datas de
plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 6,986857
**
DAP 11 1,781395
**
Erro 66 0,030566
CV(%) = 5,57; Média geral: 3,14;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
80
ANEXO C Pág.
TABELA 1C Análise de variância dos dados de diâmetro de copa associados
aos graus-dia de desenvolvimento (GDD), em diferentes datas
de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.........................................80
TABELA 2C Análise de variância dos dados de diâmetro de copa associados
aos dias após plantio (DAP), em diferentes datas de plantio
(DP). Lavras, MG, 2005..........................................................80
TABELA 1C Análise de variância dos dados de diâmetro de copa associados aos
graus-dia de desenvolvimento (GDD), em diferentes datas de
plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 6217,455491
**
GDD 11 1872,524627
**
Erro 66 25,111761
CV(%) = 4,02; Média geral: 124,66;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
TABELA 2C Análise de variância dos dados de diâmetro de copa associados aos
dias após plantio (DAP), em diferentes datas de plantio (DP).
Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 7378,497352
**
DAP 11 1379,792723
**
Erro 66 26,441161
CV(%) = 4,10; Média geral: 125,31;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
81
ANEXO D Pág.
TABELA 1D Análise de variância dos dados de comprimento do ramo
plagiotrópico associados aos graus-dia de desenvolvimento
(GDD), em diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG,
2005......................................................................................81
TABELA 2D Análise de variância dos dados de comprimento do ramo
plagiotrópico associados aos dias após plantio (DAP), em
diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005............81
TABELA 1D Análise de variância dos dados de comprimento do ramo
plagiotrópico associados aos graus-dia de desenvolvimento
(GDD), em diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 2383,141852
**
GDD 11 383,700494
**
Erro 66 12,882432
CV(%) = 5,59; Média geral: 64,15;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
TABELA 2D Análise de variância dos dados de comprimento do ramo
plagiotrópico associados aos dias após plantio (DAP), em
diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 2709,235588
**
DAP 11 272,675973
**
Erro 66 11,929663
CV(%) = 5,38; Média geral: 64,25;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
82
ANEXO E Pág.
TABELA 1E Análise de variância dos dados de número de internódios do
ramo plagiotrópico associados aos graus-dia de
desenvolvimento (GDD), em diferentes datas de plantio (DP).
Lavras, MG, 2005....................................................................82
TABELA 2E Análise de variância dos dados de número de internódios do
ramo plagiotrópico associados aos dias após plantio (DAP),
em diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG,
2005……………………………………………….................82
TABELA 1E Análise de variância dos dados de número de internódios do ramo
plagiotrópico associados aos graus-dia de desenvolvimento
(GDD), em diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 108,644637
**
GDD 11 88,680845
**
Erro 66 0,633275
CV(%) = 3,87; Média geral: 20,56;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
TABELA 2E Análise de variância dos dados de número de internódios do ramo
plagiotrópico associados aos dias após plantio (DAP), em
diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 128,679999
**
DAP 11 69,918768
**
Erro 66 0,573923
CV(%) = 3,66; Média geral: 20,68;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
83
ANEXO F Pág.
TABELA 1F Análise de variância dos dados de número de pares de ramos
plagiotrópicos associados aos graus-dia de desenvolvimento
(GDD), em diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG,
2005.........................................................................................83
TABELA 2F Análise de variância dos dados de número de pares de ramos
plagiotrópicos associados aos dias após plantio (DAP), em
diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005...............83
TABELA 1F Análise de variância dos dados de número de pares de ramos
plagiotrópicos associados aos graus-dia de desenvolvimento
(GDD), em diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 117,341396
**
GDD 11 83,685341
**
Erro 66 1,105496
CV(%) = 5,48; Média geral: 19,19;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
TABELA 2F Análise de variância dos dados de número de pares de ramos
plagiotrópico associados aos dias após plantio (DAP), em
diferentes datas de plantio (DP). Lavras, MG, 2005.
Fonte de variação GL QM
DP 6 141,634855
**
DAP 11 61,863316
**
Erro 66 1,456390
CV(%) = 6,20; Média geral: 19,47;
**
Significativo, a 1% de probabilidade
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