( PDF ) Avaliação do consumo de água em lavouras de arroz irrigado no sistema pré-germinado nas condições climáticas do Sul Catarinense

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Universidade do Extremo Sul Catarinense

Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais

AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA EM LAVOURAS DE

ARROZ IRRIGADO NO SISTEMA PRÉ-GERMINADO NAS

CONDIÇÕES CLIMÁTICAS DO SUL CATARINENSE

João Carlos Rosso

Criciúma

2007

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AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA EM LAVOURAS DE

ARROZ IRRIGADO NO SISTEMA PRÉ-GERMINADO NAS

CONDIÇÕES CLIMÁTICAS DO SUL CATARINENSE

João Carlos Rosso

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ciências Ambientais da

Universidade do Extremo Sul Catarinense

para obtenção do Grau de Mestre em

Ciências Ambientais.

Orientador:

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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação

Bibliotecária: Flávia Cardoso – CRB 14/840

Biblioteca Central Prof. Eurico Back – UNESC

R838a Rosso, João Carlos.

Avaliação do consumo de água em lavouras de arroz

irrigado no sistema pré-germinado nas condições

climáticas

do sul catarinense / João Carlos Rosso; orientador:

Álvaro

José Back . -- Criciúma: Ed. do autor, 2007.

64 f. : il. ; 30 cm.

Dissertação (Mestrado) - Universidade do Extremo Sul

Catarinense, Programa de Pós-Graduação em Ciências

Ambientais, 2007.

1. Água na agricultura. 2. Arroz – Cultivo. 3. Irrigação

agrícola. 4. Água de irrigação. 5. Evapotranspiração. 6.

Balanço hídrico. I. Título.

iii

Para Luis Fernando Dassoler, sobrinho e

afilhado, filho de rizicultores, assassinado

quando cursava o último ano de Agronomia.

Para Nancy Hope Lowens, educadora no

Distrito de Manhattan-NY, com câncer há cinco

anos e luta com muita garra pela vida.

AGRADECIMENTOS

Agradecimentos especiais ao professor orientador Dr. Álvaro Jose Back,

pela oportunidade e dedicação concedida à realização deste trabalho;

Ao produtor rural Giovani Gava e familiares pela concessão da área e

acompanhamento aos experimentos;

A Associação dos Irrigantes do Núcleo Gava- ADINGA em Nova Veneza;

Ao extensionista da Epagri, Eng. Agrônomo Donato Lucietti pelo apoio;

Aos técnicos da equipe de agrometeorologia da Epagri, no auxilio as

medições;

Ao corpo docente do Curso de Mestrado em Ciências Ambientais da

UNESC pelas aulas ministradas, especialmente a coordenadora do curso naquela

gestão, professora Doutora Vanilde Citadini Zanette;

Aos Colegas do curso de mestrado das turmas 2005/2006, pelo

companheirismo.

RESUMO

Este trabalho teve como objetivo avaliar o consumo de água e a

necessidade de irrigação através do balanço hídrico na cultura do arroz irrigado

cultivado no sistema pré-germinado nas condições climáticas do sul catarinense.

Foi instalado um experimento de campo em área de produtor, próximo a Barragem

Rio São Bento, no município de Nova Veneza-SC, onde foi quantificado o consumo

de água por evapotranspiração em oito tanques instalados dentro da quadra de

arroz. Com os dados da estação meteorológica da Barragem do Rio São Bento foi

calculado a evapotranspiração de referência pelo método de Penman-Monteith, e

obtidos os coeficientes de cultura (Kc). Semanalmente foi colhida uma amostra de

plantas de arroz e medidos o índice de área foliar. Os coeficientes de cultura

obtidos nas fases fenológicas da cultura foram 1,30 para a fase vegetativa; 1,86

para a fase reprodutiva e 1,71 na fase de maturação, com valor médio de 1,52 para

um ciclo de 140 dias. O índice de área foliar atingiu valores de 12 na fase

reprodutiva, caindo para 10 na fase de maturação. O consumo de água por

evapotranspiração foi de 883 mm, com taxa média durante o ciclo foi de 6,3

mm/dia. A demanda total de água foi atendida pela irrigação de 206 mm (23,3%) e

712 mm (76,7%) supridos pela precipitação efetiva. A simulação do balanço hídrico

com série histórica de 64 anos de precipitação indica que não existem diferenças

significativas nos componentes do consumo para datas de plantio de 15 de outubro

e 15 de novembro. O consumo total varia de 1200 mm para solo sem perdas por

percolação, até valores acima de 2000 mm em solos com taxas de percolação de

6,0 mm/dia, sendo que a contribuição da evapotranspiração varia de 74% a 43%,

respectivamente. Os maiores valores de irrigação ocorrem na fase de preparo do

solo com vazões variando de 1,0 a 1,20 L.s

-1

, conforme a taxa de percolação.

Para o período de 160 dias as vazões médias ficam entre 0,44 e 1,0 L.s

-1

-1.

São

apresentados ainda as curvas de probabilidade dos diversos componentes do

balanço hídrico para as diferentes situações simuladas.

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate water consumption and the

necessity of irrigation through water balance in the culture of irrigated rice cultivated

in a pre-germinated system in the climatic conditions of the southern region of the

state of Santa Catarina, Brazil. This was conducted as a field experiment near the

São Bento River Dam in the Nova Veneza municipality, where water consumption

was measured through evapotranspiration using eight tanks installed within a rice

field. Along with the meteorological station data of this dammed area of the Sao

Bento River, evapotranspiration was calculated with the Penman-Monteith method

to obtain the culture coefficients (KC). To this effect, a sample of rice plants was

harvested and the index of foliar area (IAF) was measured weekly. The culture

coefficients obtained in the phrenologic phases of the culture were 1.30 for the

vegetative stage; 1.86 for the reproductive stage and 1.71 for the maturation stage,

with an average value of 1.52 for a cycle of 140 days. The leaf area index attained

values of 12 in the reproductive stage, falling to 10 in the maturation stage. The

consumption of water through evapotranspiration was 883mm, with an average

burden during the cycle of 6.3mm/day. The total water demand was met with 206

mm (23.3%) by irrigation and 712 mm (76.7%) effectively supplied through

precipitation. A simulation of water balance with a 64 year historical basis of

precipitation indicated that there were no significant differences in the components

of consumption according to the plantation data from October 15 and November 15.

The total consumption values varied by 1200 mm for ground without losses due to

percolation, and rose above 2000 mm for ground with a percolation burden of 6.0

mm/day, causing the contribution of evapotranspiration to vary between 74% and

43% respectively. The major values of irrigation occurred in the ground preparation

stage with outflows of: 1.0 to 1.2 L.s

-1

, conforming to the burden of percolation.

For a period of 160 days the average outflows were between 0.44 and 1.0 L.s

-1

The curves of probability of the diverse components of water balance for the

different simulated situations are presented here.

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Variação das relações entre a transpiração e evaporação ao longo do

ciclo da cultura (Adaptado de ALLEN et al., 1998)................................16

Figura 2. Localização da área em estudo. Fonte: IPAT, 2002.................................26

Figura 3. Detalhes da instalação do tanque (A) e disposição dos tanques na

quadra (B). ...........................................................................................29

Figura 4. Vista parcial do experimento com 20 dias (A) e 70 dias (B)..................30

Figura 5. Pluviômetro instalado para monitoramento da precipitação..................31

Figura 6. Detalhe da estação meteorológica automática. ....................................31

Figura 7. Tanque Classe A..................................................................................32

Figura 8. Pluviômetro e pluviógrafo da estação automática.................................32

Figura 9. Representação do balanço hídrico na cultura do arroz irrigado. ...........37

Figura 10. Representação da variação dos parâmetros de entrada, adotados no

modelo de balanço hídrico....................................................................39

Figura 11. Variação da evapotranspiração de referência (ETo) calculada com os

dados da estação meteorológica de Urussanga (BACK; ROSSO, 2006).

.............................................................................................................40

Figura 12. Tela principal do programa de balanço hídrico com as opções de

manejo da cultura e de entrada de dados de evapotranspiração e

percolação............................................................................................41

Figura 13. Tela do programa de balanço hídrico com os arquivos de precipitação e

evapotranspiração................................................................................41

Figura 14. Modêlo da variação do Coeficiente de cultura (Kc)...............................48

Figura 15. Modêlo da variação do Índice de Área Foliar,válido a partir do 20º dia.48

Figura 16. Variação da precipitação e evapotranspiração de referência................49

Figura 17. Probabilidade de vazões para plantio 15/10. ........................................54

Figura 18. Probabilidade de vazões para plantio 15/11. ........................................55

Figura 19. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 0,0mm/dia.................................................55

Figura 20. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 1,5 mm/dia................................................56

Figura 21. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 3,0 mm/dia................................................56

Figura 22. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 4,5 mm/dia................................................57

Figura 23. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 6,0mm/dia.................................................57

viii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Valores de coeficiente de cultura Kc do arroz obtido por diversos

autores. ................................................................................................17

Tabela 2. Relações verificadas entre os valores de evapotranspiração da cultura

do arroz irrigado por inundação e valores estimados por diferentes

métodos................................................................................................17

Tabela 3. Consumo na irrigação por inundação estimado por balanço hídrico....21

Tabela 4. Resultado da aplicação dos modelos IRRIGA e IRRIGA2. ...................21

Tabela 5. Necessidade de irrigação de arroz (mm). .............................................22

Tabela 6. Valores médios dos diversos componentes do consumo do arroz

irrigado em diferentes solos do Rio Grande do Sul...............................22

Tabela 7. Dados do balanço hídrico da lavoura de arroz irrigado de ciclo médio e

plantio em 17/10, para três locais da bacia do Rio Araranguá. .............23

Tabela 8. Valores de Kp para conversão de evaporação do Tanque Classe A para

evapotranspiração de referência (ETo).................................................36

Tabela 9. Parâmetros de entrada no modelo para cultivares de ciclo longo.........38

Tabela 10. Observações fenológicas e duração das fases da cultura do arroz na

área experimental.................................................................................43

Tabela 11. Valores médios decendiais das variáveis meteorológicas registradas na

Estação meteorológica automática da barragem do São Bento............44

Tabela 12. Evapotranspiração medida nos tanques (mm) e da precipitação

registrada na área do experimento (mm) por decêndio.........................45

Tabela 13. Valores de Evapotranspiração de referência, calculada pelo método de

Penman-Monteith (ETo

) e pelo método do Tanque Classe A (ETo

ECA

). ......................................................................................................46

Tabela 14. Resultados do balanço hídrico para plantio em 15/10...........................50

Tabela 15. Resultados do balanço hídrico para plantio em 15/11...........................51

Tabela 16. Consumo de água total e por componente do consumo.......................51

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1

2 REVISÃO DE LITERATURA................................................................................ 4

2.1 Origem da cultura do arroz ................................................................................ 4

2.1.1 Morfologia da planta de arroz.............................................................. 5

2.1.2 Crescimento e Desenvolvimento ......................................................... 7

2.1.3 Sistemas pré-germinado de cultivo.....................................................10

2.2 Componentes de consumo ...............................................................................11

2.2.1 Saturação do solo...............................................................................11

2.2.2 Altura da Lâmina ................................................................................12

2.2.3 Percolação profunda ..........................................................................13

2.2.4 Percolação lateral...............................................................................14

2.2.5 Evapotranspiração..............................................................................14

2.3 Consumo de água em lavouras de arroz ..........................................................18

2.4 Balanço Hídrico ................................................................................................23

3 MATERIAL E MÉTODOS....................................................................................25

3.1 Localização.......................................................................................................25

3.2 Solos ................................................................................................................25

3.3 Clima ................................................................................................................26

3.4 Avaliação do consumo de água na parcela experimental..................................27

3.4.1 Parcela Experimental .........................................................................27

3.4.2 Preparo do solo ..................................................................................27

3.4.3 Preparo das Sementes e Semeadura.................................................28

3.4.4 Culti21(o)-10.6237(.)0.468......das. .as.21(o)-10.6237(.)0.468.....ação lateral............................ ...-11.0951(.n(.)]TJ235q(.)]TJ23551(.)0.468668649(.)0.4680951(.)0.468649(.)-168649(.)0.468649(.)-11(.)0.4686468649(.)-11.095.46864)-11.0951(.o.)0.468649(.)-11.095951(.)0.469(.)-11.0951(.)0.46864-11.0951(.)0.468649(.)-11.0951(.)0.468649(.)0.468649(.)-11.0951(.)0.468649(.)1.0951(.)5025( )-11.0951(l)2.2896(a)0.940121(t)0.468649(e)0.940121(r)-2.34889(a)0.940121(l)-55.5293(.)-11.0951(.)0.468649(.)-11.0951(.)0.468649(.)-11.0951(.)0.468649(.)0.468649(.)-11.0951(.)0.4686024(E)7ulti21(o)-10.6237(.)0.468......dasas de arroz ..........a.......................

1 INTRODUÇÃO

A cultura do arroz irrigado é a principal atividade agrícola da região sul

catarinense, sendo cultivada com irrigação por inundação no sistema de plantio pré-

germinado, consumindo grandes quantidades de água. Trata-se de uma atividade

desenvolvida em regime de economia familiar, totalizando 9.577 propriedades com

um módulo de produção de 13,6 ha por produtor (EPAGRI, 1998).

Com o advento da criação de uma estrutura específica voltada à área de

produção de arroz irrigado, em meados da década de 80, surgiu o programa de

aproveitamento das várzeas - PROVÁRZEAS, órgão ligado à extinta ACARESC,

hoje Epagri, responsável pelo trabalho de extensão rural.

Com crédito subsidiado e garantido, assistência técnica na elaboração de

projetos e colaboração das secretarias de agricultura dos municípios, no

fornecimento de maquinário pesado na dragagem de rios, elaboração de canais e

terraplanagem das futuras quadras produtivas, observou-se uma extraordinária

mudança na paisagem das várzeas.

O que eram áreas tomadas por ciperáceas, pastagens, culturas anuais de

outras ordens, tais como: feijão, milho e fumo, foram transformadas em regiões

alagadiças voltadas à produção deste cereal pela praticidade na produção,

rentabilidade e melhor administração da comercialização feita na sua maioria em

cooperativas.

As mudanças seguiram-se nos anos subseqüentes e não houve atenção

devida ao que chamamos de passivo ambiental.

Para fazer jus aos projetos bastava que na/ou próximo a futura área de

produção se dispusesse de qualquer recurso hídrico; canal, braço de rio, riacho ou

rios que deveriam ter como requisito uma vazão de 2 L.s

-1

, volume necessário a

formação e manutenção da lâmina d’água.

Junto com as transformações de toda a paisagem referida, muito se subtraiu

da reserva da mata atlântica presente em solos orgânicos (organossolos) cuja taxa

de percolação é elevada. Hoje se encontram pequenas ilhas ou fragmentos daquela

formação florestal sem a preocupação de se manter a reserva legal que deveriam

compor a mata ciliar.

O que se observa em uma plena produção a poucos metros dos mananciais,

é o assoreamento dos rios e alteração na composição físico-química na qualidade

dos recursos hídricos.

A produção de arroz irrigado concentra-se principalmente no litoral

catarinense e nas regiões do Vale do Itajaí, hoje responsáveis por 98,5% da

produção no Estado (PELEGRINI et al., 2003).

Existe na região do litoral sul catarinense o conflito pelo uso dos recursos

hídricos entre a prática da rizicultura e o abastecimento urbano e mesmo entre os

produtores, sendo agravado nos últimos anos pelas ocorrências de estiagens.

Esses conflitos são agravados ainda pela qualidade dos recursos hídricos da

região, que se encontram na sua maioria comprometidos para consumo e também

para irrigação.

A gestão de recursos hídricos é um instrumento necessário para diminuir

esses conflitos, e para a sua aplicação requer o conhecimento dos volumes de

água existentes e também das demandas dos diversos setores, incluindo a

necessidade da água usada para a irrigação da cultura do arroz.

Apesar da tradição na irrigação da cultura do arroz, o manejo da irrigação e

a distribuição da água são realizados de forma empírica, ineficiente, baseado

unicamente na oferta da água. Esses sistemas de captação e distribuição foram

construídos sem a preocupação de colocação de instrumentos que possibilitem

medições e controles da quantidade da água de irrigação.

Existem poucas informações sobre o real consumo de água em lavouras de

arroz irrigado, sendo que geralmente as informações disponíveis são referentes a

parcelas experimentais ou de condições de manejo diferentes das adotadas em

Santa Catarina.

Com a possibilidade de exigibilidade do conhecimento do uso consultivo dos

recursos hídricos, gerenciados pela Agência Nacional de Águas (ANA) para

liberação da Outorga d’água em projetos atuais de irrigação, torna-se necessário o

conhecimento real do consumo de água.

Baseando-se no referencial teórico para dimensionamento de projetos,

certamente encontra-se uma variação significativa de dados importantes utilizados

na Engenharia Agrícola.

Este trabalho determinou os índices relacionados com o consumo de água

na rizicultura, nas condições climáticas e no sistema de manejo adotado pela

maioria dos rizicultores do litoral sul de Santa Catarina (sistema contínuo de

irrigação com apenas uma troca de lâmina d'água).

O estudo do balanço hídrico e seus componentes são de suma importância

para o conhecimento do real consumo d’água em lavouras irrigadas. Deu-se ênfase

à participação da precipitação efetiva, apesar de alguns autores não a

considerarem para efeito de cálculos no balanço hídrico e sabe-se de sua

importância para evitar o superdimensionamento de projetos de irrigação.

A partir do conhecimento das variáveis principais que compõem o balanço

hídrico e de séries históricas pluviométricas, pode-se simular em diferentes

situações de manejo o consumo da água e seus diversos componentes, tais como

perda por percolação profunda (está diretamente relacionada com a estrutura do

solo e altura da lâmina d'água), escoamento lateral, evapotranspiração,

escoamento superficial.

Tendo em vista a vasta necessidade de água para suprir a demanda, o uso

conflitivo deste recurso, por carência de uma legislação dirigida e eficaz e,

conhecimento de um real volume consumido, este trabalho tem como objetivo

avaliar o consumo de água e a necessidade de irrigação através do Balanço Hídrico

na cultura do arroz irrigado, cultivado no sistema pré-germinado nas condições

climáticas do sul catarinense.

Como objetivos específicos foram at2.5039(f)-22.6589(i)9(t)0.468643502(s)2.75/75825(p)0.94(áç825(e)0.940121(./R773 0 0 8.3333314.319L()'33333 0 0 8.33338.377182(a)15825( ).0.9Q)3.2a)]T.80552(i)13.852(t)-11.4157(m)-22.7196(e)0.927558(e)0..5039(s)7.938709(e)0938709(l)2.28819( )0.28819(i)2.288025(m)-22.719 nit

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 Origem da cultura do arroz

Conforme encontramos em EMPRAPA (2006), em muitos idiomas a palavra

arroz e a palavra alimento são sinônimas, de forma que podemos estar seguros de

que esta cultura já era a principal fonte de alimento há milhares de anos atrás. As

numerosas migrações humanas ocorridas confundem bastante a identificação de

sua origem. Entretanto, estudos arqueológicos e antiga literatura apontam-no como

cultivado na China desde 5.000 anos atrás, e como cultivado na Índia, 1.000 anos

mais tarde.

O arroz existe em duas formas distintas: a silvestre e a cultivada, esta última

tendo se originado da primeira. Dentro dessas duas formas temos duas distintas

origens para o arroz, e a tendência moderna é a de classificá-lo em arroz asiático e

arroz africano.

A forma cultivada do arroz asiático (Oryza sativa L.) teve sua origem na

região Sudoeste do Himalaia. Os cultivares que conhecemos, tanto as irrigadas

como as de sequeiro, pertencem a este grupo.

A forma cultivada do arroz africano (Oryza glaberrima) teve sua origem ao

longo do rio Niger. Convém destacar que a área de cultivo desse arroz é diminuta,

sem muita relevância, e a tendência é que seja completamente substituído pelo

arroz asiático, por serem as cultivares desse grupo melhoradas e de maior

produtividade.

O arroz só tornou-se conhecido na Europa aos 300 anos da era cristã.

Nessa época foi também introduzido no Japão. Relatos indicam que sua introdução

nas Américas Central e do Norte, pelos espanhóis ocorreu por volta de 1600.

Atualmente, a cultura do arroz está disseminada por todo o mundo em regiões de

clima tropical e temperado, e continua sendo uma das principais fontes de alimento,

especialmente nos países asiáticos.

No Brasil, informações sobre a cultura do arroz nos levam aos portugueses,

que o teriam introduzido em 1660, na capitania de São Vicente – SP (ABIAP, 2006).

A área plantada no Brasil é de 3,61 milhões de hectares e a produtividade

média é de 3.559 kg/ha. Entre as regiões, o Sul do país corresponde a 57,5% da

produção nacional e por 34,9% da área plantada, o que confirma os excelentes

índices obtidos pelo arroz irrigado (5.858 kg/ha) sendo Santa Catarina o maior

estado produtor.

2.1.1 Morfologia da planta de arroz

O arroz pertence à Divisão: Magnoliopsida, Classe: Liliopsida, Ordem:

Poales, Família: Poaceae, Gênero: Oryza (Cronquist,1988).

O gênero Oryza é o mais rico e importante da tribo Oryzeae e engloba cerca

de 23 espécies, dispersas espontaneamente nas regiões tropicais da Ásia, África e

Américas. A espécie O. sativa é considerada polifilética, resultante do cruzamento

de formas espontâneas variadas. Duas formas silvestres são apontadas na

literatura como precursoras do arroz cultivado: a espécie Oryza rufipogon,

procedente da Ásia, originando a O. sativa; e a O. barthii (O. breviligulata), derivada

da África Ocidental, dando origem à O. glaberrima.

Não existem diferenças morfológicas marcantes entre cultivares de arroz de

sequeiro e do irrigado. Contudo, certas adaptações são necessárias à

sobrevivência sob condições de seca. Portanto, qualquer espécie pode ser plantada

sob as duas condições de cultivo, mas seu desenvolvimento e produtividade vão

sofrer enorme variação.

A seguir, estão enumeradas e descritas cada uma das estruturas que

compõem a planta de arroz (ZANINI NETTO, 2002).

- Raiz: as raízes seminais do arroz são pouco ramificadas e persistem por

pouco tempo após a germinação. O principal conjunto de raízes se origina dos nós

dos colmos logo abaixo da superfície do solo e é extensamente ramificado. Essas

raízes se denominam adventícias. Com o desenvolvimento da planta, novas raízes

adventícias podem surgir dos nós dos colmos, acima do nível do solo.

- Caule: o caule do arroz é constituído por um colmo principal e por um

número variável de colmos secundários e terciários. Os colmos são constituídos por

regiões ocas denominadas entrenós, e por regiões maciças denominadas nós. Os

entrenós inferiores são curtos, ao passo que os superiores são longos, podendo

atingir até 40 cm. O último entrenó se liga à base da panícula.

O conjunto de colmo e folhas denomina-se perfilho. Os perfilhos primários

se originam dos nós inferiores do colmo principal, e por sua vez dão origem, dessa

mesma forma, aos perfilhos secundários. Por fim, estes últimos dão origem aos

perfilhos terciários.

- Folha: a folha do arroz é constituída pela lâmina, bainha, lígula e aurículas.

Lâmina é a parte pendente da folha, enquanto a bainha é a porção que envolve os

entrenós. Em plantas jovens as bainhas cobrem umas as outras. Denomina-se

lígula ao prolongamento membranoso situado entre a lâmina e a bainha, e aurícula

aos apêndices pilosos encontrados junto à lígula, e que abraçam o colmo.

A última folha, que aparece na planta pouco antes do aparecimento da

panícula, recebe uma denominação especial: é chamada de folha-bandeira.

Órgãos florais:

Panícula: a inflorescência (conjunto de flores) do arroz é chamada de

panícula. É constituída por uma haste central e por uma série de ramificações, nas

quais as espiguetas estão inseridas.

Espigueta: denomina-se de espigueta o conjunto formado pelos dois pares

de brácteas que envolvem a flor do arroz. Após a formação do grão, essa estrutura

constitui o que denominamos de casca.

As duas brácteas superiores denominam-se glumelas (lema e pálea) e as

duas inferiores, glumas. As espiguetas se ligam às ramificações da panícula por

meio de pedicelos curtos.

Flor: a flor do arroz se encontra envolvida pelas glumelas. Compreende um

perianto reduzido (lodículas), além das estruturas de reprodução, masculina e

feminina.

A parte feminina ou gineceu é constituído pelo ovário, contendo um único

óvulo, pelo estilete e pelo estigma, que é bífido e plumoso.

A parte masculina ou androceu compreende as anteras, em número de seis,

as quais contém os grãos de pólen, e o filete, estrutura que as liga à base da flor.

Quando a flor está apta para ser fecundada, as lodículas incham, fazendo

com que as glumelas se abram. Ao mesmo tempo os filetes se alongam, levando as

anteras à parte superiores da espigueta.

Durante a abertura da flor e a ascensão das anteras ocorre também à

abertura destas, e conseqüentemente a liberação dos grãos de pólen, que caindo

sobre o estigma e penetrando no estilete germinam e atingem finalmente o ovário,

realizando a fecundação da oosfera (gameta feminino).

Grão: o grão do arroz é constituído pelo ovário desenvolvido aderido à

casca.

O grão sem casca denomina-se cariopse, ou fruto-semente, pois a semente

está firmemente aderida à parede do ovário.

A cariopse está, portanto envolvida pelo pericarpo, que se origina das

paredes do ovário. Logo abaixo do pericarpo encontram-se duas camadas

provenientes das paredes do óvulo.

O embrião, isto é, a planta em miniatura originada da união da oosfera

contida no óvulo com um dos núcleos generativos, resultantes da divisão meiótica

do grão de pólen e que, após a germinação, dá origem a uma nova planta e se

encontra na parte ventral da espigueta.

A porção restante da cariopse é denominada endosperma. Essa região se

origina, como o embrião, da união dos núcleos polares contidos no interior do óvulo

com o outro núcleo generativo oriundo do grão de pólen. Durante a germinação o

endosperma serve de alimento ao embrião.

2.1.2 Crescimento e Desenvolvimento

O arroz completa seu ciclo de vida em três fases distintas de

desenvolvimento, com períodos estabelecidos de crescimento. Essas fases são

assim estabelecidas:

2.1.2.1 Fase vegetativa

Caracterizada pelo crescimento das folhas, colmos e raízes, em número e

tamanho. Ocupa a maior parte do ciclo da planta, indo da germinação da semente

até o início da diferenciação do primórdio floral. Sua duração é característica da

variedade, sendo influenciada pela temperatura e fotoperíodo.

A germinação pode ser considerada como um complexo de processos que

leva à reativação do crescimento do embrião. O processo está completo quando a

radícula rompe o tegumento e torna-se visível.

Os dois fatores mais importantes que afetam a germinação das sementes

são a umidade e a temperatura.

Para que o processo de germinação tenha início, é necessário que haja

umidade suficiente a reidratação da semente. Para que ocorra germinação, o teor

de umidade da semente deve ser de, no mínimo, 26,5%.

Com relação à temperatura, as exigências para germinação têm sido

definidas em termos de condições extremas e ótimas. Podemos definir o ponto

ótimo de temperatura como o ponto no qual ocorre a máxima porcentagem de

germinação no mínimo de tempo. Para o arroz, a temperatura mínima de

germinação se situa entre 10-12ºC e máxima entre 40-42ºC, enquanto a ótima se

situa entre 30-37ºC. Assim, temperaturas abaixo ou acima destes extremos causam

danos às sementes de arroz.

Em temperatura ótima, as sementes de arroz germinam entre três e 8 dias.

Em condições adequadas de germinação a semente absorve água e intumesce. A

lema fende-se na base, deixando passar o coleóptilo e, logo após, a radícula

primária, a qual se alonga mais rapidamente do que o coleóptilo. As raízes

secundárias vão-se formando até completar as raízes seminais, constituídas de até

oito raízes secundárias.

O coleóptilo alonga-se e através de sua extremidade aparece a folha

primária, constituída somente de bainha e, em seguida, a primeira folha normal,

com bainha e limbo. O mesocótilo alonga-se trazendo a plúmula à superfície do

solo.

Perfilhamento: Na base do colmo principal desenvolve-se um aglomerado de

nós, originado da plúmula do embrião, cada um deles com uma gema lateral. Essas

gemas dão origem a novos colmos, denominados colmos filhos ou “perfilho” – a

partir do nó da primeira folha normal e sucedendo-se, regularmente, até o 9º, isto

em condições de semeadura direta. Se as condições de crescimento forem

favoráveis, o perfilhamento começa de 10 a 15 dias após a germinação.

Posteriormente, perfilhos secundários originam-se dos primários, terciários formam-

se dos secundários e assim por diante. O número de perfilho aumenta

gradativamente, com marcante regularidade, até que o número máximo seja

atingido.

O número final de perfilho não corresponde ao total formado, pois alguns

morrem antes da maturação. Se os perfilhos são muito numerosos, um certo

número deles poderá ser improdutivo, além de ocorrer desoformidade de

maturação. Perfilhos férteis representam em condições normais 80 a 90% do total.

O perfilhamento é influenciado pelas condições ambientais e por práticas

culturais, como fertilidade do solo, adubação, suprimento de água, profundidade e

densidade de semeadura e de transplante e concorrência de ervas daninhas, entre

outros. Em idênticas condições de crescimento, o número de perfilhos tende a

manter-se constante na variedade. Temperatura elevada e muita luminosidade,

durante o período de perfilhamento, são fatores favoráveis.

A panícula emergida no colmo principal é mais pesada do que as

provenientes dos perfilhos primários, secundários e terciários. Normalmente, mais

de 80% da produção de grãos é proveniente de perfilhos primários e secundários.

2.1.2.2 Fase reprodutiva

Inicia-se com a diferenciação dos órgãos reprodutivos, indo até a floração.

Sua duração é mais ou menos constante de cultivar para cultivar, durando 30 a 35

dias.

Formação da Panícula

Quando o colmo contém um certo número de nós, cada um com uma folha,

o primórdio da panícula forma-se no nó superior, iniciando-se, normalmente, pelo

colmo principal. Nesse momento a planta entra na fase reprodutiva. A diferenciação

floral começa 30 a 35 dias antes da emergência da panícula do colmo principal.

Condições desfavoráveis nesse período afetam a formação e o desenvolvimento da

inflorescência, podendo a produção de grãos ser seriamente reduzida. Em seguida

à diferenciação floral, as partes da panícula vão-se sucessivamente diferenciando e

desenvolvendo e, quando do aparecimento desta, os grãos de pólen e o saco

embrionário já estão completamente formados. Durante o desenvolvimento da

inflorescência ocorre um alongamento dos entrenós superiores do colmo, até dar-se

à emergência da panícula.

Alguns dias antes, ela pode ser percebida como um entumescimento da

bainha da folha-bandeira. Na prática, esta fase é conhecida como

“emborrachamento”.

Polinização e fecundação

A planta de arroz é autógama, e a abertura das flores ocorre da extremidade

superior da panícula para baixo, por um período de poucos dias. Durante a abertura

da flor e a ascensão das anteras ocorre também à abertura destas, e

conseqüentemente a liberação dos grãos de pólen, que, caindo sobre o estigma,

emitem o tubo polínico que atinge finalmente o ovário, realizando a fecundação. A

fecundação é prejudicada pelas baixas temperaturas que afetam o pólen e o

estigma. As temperaturas ideais, mínima e máxima para a germinação do grão de

pólen, são 30-25ºC, 10ºC e 50ºC, respectivamente.

O tempo em que a flor permanece aberta depende da variedade, da

temperatura e da umidade do ar, variando de menos uma a cerca de duas horas.

As flores podem abrir-se a qualquer hora do dia, porém, geralmente, isso acontece

com maior freqüência entre 11h00 e 14h00. Em regiões tropicais, a duração do

período diário de abertura das flores do arroz é menor do que nas zonas

temperadas.

2.1.2.3 Fase de maturação

Inicia-se com a floração, indo até a completa maturação. Ocupa um período

de 25 a 35 dias, independente da variedade.

Maturação

O ovário fertilizado desenvolve-se mais rapidamente no sentido longitudinal

que no transversal. Já no 7º dia a cariopse em formação pode atingir o

comprimento do grão maduro, mas a espessura e a largura só se completam vários

dias mais tarde. O conteúdo de água do grão diminui rapidamente, passando de

cerca de 90%, na fase inicial de formação, a 35-40%, ao fim de 20 dias após a

antese. Nos dias seguintes perde mais água e um mês após a antese, o grão

contém cerca de 20-25% de umidade. Daí por diante a perda é muito pequena e na

colheita, cerca de 40 dias após a floração, está geralmente com 20% de umidade.

O processo de maturação pode ser dividido em quatro estádios ou fases:

a) Fase leitosa: grão ainda ligeiramente verde e com volume máximo de

aspecto leitoso, pela existência de grande número de grânulos de amido;

b) Fase pastosa: grão de consistência pastosa, em que o pericarpo é

colorido, a cariopse vai ficando com a coloração própria;

c) Fase semidura: o grão torna-se consistente com a coloração e a textura

próprias da variedade;

d) Fase dura: a maturação está completa.

O grão individual está maduro quando a cariopse está desenvolvida,

completamente dura, limpa e sem tons esverdeados. A fase de maturação é

considerada completa quando 2/3 dos grãos da panícula atingem a fase dura.

2.1.3 Sistemas pré-germinado de cultivo

O arroz no Brasil é cultivado em dois ecossistemas básicos: várzeas e terras

altas. No ecossistema de várzeas predomina o sistema de cultivo com irrigação

controlada, que ocupa mais de um milhão de hectares na região subtropical (nos

estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul), onde a cultura é manejada sob

alto nível tecnológico e apresenta elevado rendimento médio, se comparado com a

média nacional. O sistema de produção convencional no estado do Rio Grande do

Sul é altamente mecanizado, em áreas sistematizadas, a semeadura é feita em

solo seco e a água é manejada na forma de banhos, até o início do perfilhamento,

quando entra definitivamente nas quadras. O sistema de cultivo mínimo é uma

alternativa já consolidada naquele estado, e visa reduzir custos de produção e

minimizar o problema do arroz vermelho, planta daninha de difícil controle no

sistema convencional.

As formas de se plantar arroz irrigado por inundação o que torna esse

cultivo o maior consumidor agrícola de água em nível mundial, agrupam-se em dois

grandes sistemas: semeadura direta e transplantio. Na semeadura direta, as

sementes são distribuídas diretamente no solo, quer seja na forma de sementes

secas ou pré-germinadas, a lanço ou em linhas, a seco ou em solo inundado. No

transplantio, as plântulas são produzidas primeiramente em viveiros ou

sementeiras, antes de serem levadas para o local definitivo.

O sistema pré-germinado é o predominante em Santa Catarina,

correspondendo a 96% da área cultivada no estado e vem ganhando relevância no

Rio Grande do Sul (10% da área), pelas mesmas razões do cultivo mínimo.

(EPAGRI, 2002).

2.2 Componentes de consumo

A necessidade de água para condução de uma lavoura de arroz irrigado

pelo sistema pré-germinado está condicionada a vários fatores tais como: tipo de

solo, condições climáticas, eficiência no manejo, cultivares.

Segundo Voltolini et al., (2002) para obter uma estimativa da necessidade

de água pela lavoura de arroz, pode-se subdividi-la em três partes: água para

saturação do solo e formação da lâmina; para suprir a evapotranspiração; e, para

compensar as perdas na condução, infiltração profunda, infiltração lateral e

escorrimento superficial.

2.2.1 Saturação do solo

A água necessária para saturar o solo depende da porosidade deste, da

umidade inicial e da profundidade da camada de solo. Para o aproveitamento

máximo da potencialidade do sistema de plantio pré-germinado no controle do arroz

vermelho, Voltolini et al. (2002) recomendam fazer a inundação da área de 20 a 30

dias antes da semeadura. É comum os produtores aproveitarem as chuvas para a

saturação e preparo inicial do solo.

2.2.2 Altura da Lâmina

A altura da lâmina de água superficial numa lavoura de arroz é determinada

em função dos cultivares utilizados, do grau de infestação e tipo de plantas

daninhas, condições do micro relevo e da necessidade de manter uma determinada

temperatura no solo, pois a água funciona como termo- regulador.

Para cultivares de porte baixo ou médio a altura da lâmina superficial deve

ser a menor possível, não devendo ultrapassar a 15 cm (PEDROSO, 1982).

Lâminas mais profundas podem reduzir o grau de afilhamento. Resultados

experimentais demonstram que lâminas de 10 a 15 cm são suficientes para

controlar a maioria das ervas daninhas (IPEAS, 1973).

Angladette (1969), afirma que, tanto para irrigação contínua como

intermitente em ensaio realizado em vários paises temperados e tropicais,

demonstram não haver diferença em rendimentos quando há variação na altura da

lâmina superficial de zero a 20 cm. Entretanto, verificaram uma diminuição na altura

da planta e no grau de afilhamento quando as lâminas são superiores a 20 cm.

Para o autor parece ser conveniente inundar o solo com uma lâmina rasa de 2,5 a

7,5 cm de altura, aumentando-se para 10 a 15 cm, até o final da irrigação.

De acordo com Tsutsui (1972), na comparação de lâminas rasas (em torno

de cinco cm) e lâminas profundas, as lâminas rasas têm as seguintes vantagens:

1) Condições de lâminas rasas tendem a apresentar uma maior

temperatura da água durante o dia e menor noturna, diferentemente do

que ocorre nas condições de lâminas profundas. Esta diferença de

temperatura proporciona um maior grau de afilhamento.

2) A água rasa é favorável à decomposição da matéria orgânica, o que traz

como resultado, melhor desenvolvimento do sistema radicular da cultura;

3) As perdas por percolação são menores com utilização de lâminas rasas.

Vários trabalhos realizados para verificar a influência da altura da lâmina de

água no desenvolvimento e produção do arroz não encontraram diferenças

significativas entre a produção e altura da lâmina (MASCARELO, 1967;

AGLADETTE, 1969; MORAIS; FREIRE, 1973; SPIRO et al., 1974; SILVA; SPIRO,

1975).

A altura da lâmina de água sobre o solo interfere na evaporação, devido ao

efeito de armazenamento de energia térmica e ao efeito de contorno. Marin e

Jaureguibe (1994) não encontraram diferenças significativas na evapotranspiração

entre lâminas de 5, 10, 15 e 20 cm.

Doorembos e Kassan (1979) afirmam que o ideal é ir aumentando

progressivamente a altura da lâmina com o desenvolvimento da cultura, porém no

período de perfilhamento deve ser pouco profunda e no período subseqüente

aumentar novamente a profundidade da lâmina para controle da planta daninha e

da temperatura da água.

No estado do Rio Grande do Sul normalmente adota-se a lâmina constante

de 10 cm (IRGA, 1996). Em Santa Catarina o manejo da irrigação é realizado

permitindo que a lâmina média oscile entre zero e 10 cm, conforme a demanda

evaporativa e a freqüência de chuva e irrigações. Na prática de manejo, inicia-se a

irrigação sempre que nos pontos mais altos da quadra, a lâmina esteja próxima de

zero cm, irrigando o suficiente para que a lâmina média atinja 10 cm, o que implica

que os pontos mais baixos da quadra deverão ter profundidades de água acima de

10 cm, fato comum, pois apesar da sistematização ser dita em nível, sempre ocorre

pequenas variações no nível da quadra (VOLTOLINI et al., 2002).

2.2.3 Percolação profunda

O componente de perdas por percolação profunda depende da textura do

solo e do nível de lençol freático. De acordo com Tsutsui (1972) os valores médios

desta variável situam-se entre 3 e 6 mm.dia-1. De Datta et al. (1975) informam que

as perdas por drenagem profunda são ocasionadas pelas condições físicas e

topográficas do solo, sendo que onde o mesmo é pesado, ou o nível freático esta

perto da superfície, estas perdas são baixas, não superando a taxa de 1 mm.dia-1.

Entretanto para solos leves e com nível do lençol freático profundo as perdas

podem ser muito altas, em torno de 10 mm.dia-1, sendo que nestas condições e

difícil manter o solo inundado.

Fukuda e Tsutsui (1968) apresentaram dados médios de percolação vertical

verificada experimentalmente no Japão para solos com profundidade efetiva

superior a 50 cm. Segundo esses autores a taxa diária relativa à drenagem

profunda varia entre 1 e 2 mm para solos argilosos, entre 2 e 3 mm para solos de

textura média e entre 3 e 6 mm para solos arenosos.

Segundo Voltolini et al. (2002), no sistema pré-germinado, o preparo do solo

e formação da lama provoca a desestruturação do solo e formação de uma camada

de impedimento que reduz sensivelmente as perdas por infiltração profunda.

2.2.4 Percolação lateral

As perdas por percolação lateral dependem da espessura da taipa e a

diferença de nível entre elas. Nos sistemas com patamares em desnível, como

usados no Japão podem atingir valores superiores aos da percolação profunda

(FUKUDA; TSUTSUI, 1968).

Informações de dados experimentais indicam valores entre 0,024 a 0,072

mm/dia por metro linear do perímetro da área plantada (JOHNSON, 1972; DE

DATTA, 1981). Para as condições normais das lavouras do estado de Santa

Catarina, que apresentam pequena diferença de nível entre as quadras adjacentes

e considerando ainda que as taipas sejam permanentes na lavoura com baixa

permeabilidade, pode-se em geral desprezar este componente no cálculo da

demanda de água de irrigação (VOLTOLINI et al., 2002).

Johnson (1972), chama atenção para as perdas provocadas pelas

cavidades feitas por vermes do solo e raízes, juntamente com o fluxo sub-

superficial através do perfil do solo, que dependem da relação perímetro/área da

lavoura podendo as mesmas ser estimadas entre 10 e 30 L/h para cada metro de

perímetro da lavoura. De Datta (1981) cita trabalhos realizados nas Filipinas onde

foram determinados experimentalmente valores médios de 15,6 L/h para cada

metro de perímetro da área.

Em geral grande parte da água perdida por percolação lateral e

reaproveitada na quadra seguinte ou através da coleta no sistema de drenagem

superficial, portanto as perdas laterais assumem maior importância nas quadras

que formam os limites à área irrigada.

2.2.5 Evapotranspiração

A evapotranspiração e a componente de maior importância na demanda

hídrica do arroz irrigado, sendo influenciado pelas condições meteorológicas.

Tsutsui (1972) afirma que em média os valores de evapotranspiração da cultura do

arroz oscilam entre 4 e 7 mm.dia

-1

, perfazendo uma necessidade durante todo o

ciclo da cultura entre 400 a 1000 mm. De Datta et al. (1975) citam valores de 4 a

5 mm.dia

-1

durante épocas de chuvas e de 5 a 7 mm.dia

-1

durante estação seca de

zonas tropicais.

A contribuição relativa da transpiração e da evaporação ao longo do ciclo da

cultura é descrita com detalhes por Tomar e O’Toole (1979). A transpiração é

pequena logo após o transplante das mudas, aumentando durante o afilhamento

conforme aumenta a área foliar, atingindo seu máximo no período entre o

florescimento da cultura e a formação dos grãos. Nesta fase a transpiração

geralmente é maior que a evaporação. A partir desta fase a taxa de transpiração

decresce gradualmente até a maturação dos grãos, devido principalmente a

senescência das folhas. A evaporação varia em função dos elementos climáticos e

da densidade de plantio da cultura. A contribuição da evaporação na

evapotranspiração é máxima por ocasião da inundação do solo antes do plantio,

diminuindo com o desenvolvimento das plantas, pois isto acarreta aumento da área

sombreada da lavoura. Dessa forma a evapotranspiração aumenta com o

crescimento vegetativo, chegando a um valor máximo após a floração, e diminui na

fase de maturação, conforme representado na Figura 1.

Como as medidas de evapotranspiração são difíceis de obter, os métodos

correntemente utilizados para a estimativa da evapotranspiração das culturas

envolvem duas etapas (Sediyama, 1996). A primeira etapa seria a estimativa da

evapotranspiração (ETo) de uma cultura de referência adequadamente irrigada,

com dossel vegetativo de característica padrão, denominada de cultura hipotética

de referência. Na segunda etapa, a evapotranspiração da cultura é obtida

multiplicando o valor de ETo por um coeficiente de cultura (Kc), isto é:

ETc = ETo Kc. (1)

Em que:

ETc = Evapotranspiração de uma cultura (mm/dia);

ETo = Evapotranspiração de referência (mm/dia);

Kc= coeficiente de cultura (adimensional).

O coeficiente Kc varia com o tipo de cultura e com o estádio de

desenvolvimento, além de ser modificado de acordo com o método utilizado na

estimativa da evapotranspiração de referência.

Figura 1. Variação das relações entre a transpiração e evaporação ao longo do

ciclo da cultura (Adaptado de ALLEN et al., 1998).

A evapotranspiração de referência representa a taxa de evapotranspiração

de uma superfície de referência, sem restrição de umidade. A superfície de

referência é uma grama hipotética com algumas características específicas. Outras

denominações como: evapotranspiração potencial (ETP), não são mais

recomendadas devido à ambigüidade nas definições.

O conceito de evapotranspiração de referência foi introduzido no estudo da

demanda evaporativa da atmosfera, independente do tipo de planta, estágio de

desenvolvimento e prática de manejo. Como a umidade é abundante, os fatores de

solo não afetam a evapotranspiração.

Os únicos fatores que afetam a ETo são os parâmetros meteorológicos, e

assim a ETo é um parâmetro meteorológico e pode ser calculado a partir de dados

meteorológicos. ETo expressa o poder evaporante da atmosfera num local

específico e época do ano e não considera as características da planta nem do

solo.

A evapotranspiração da cultura, denotada por ETc, é a evapotranspiração

de uma planta livre de doenças, bem fertilizada, cobrindo uma extensa área sob

condições ideais de umidade, alcançando produções máximas sob determinadas

condições climáticas.

Na Tabela 1 são apresentados alguns dos valores coeficientes Kc

apresentados na literatura para a cultura do arroz.

Tabela 1. Valores de coeficiente de cultura Kc do arroz obtido por diversos autores.

Período

Autor ET referência

I II III

Doorembos e Kassan (1979) Penman-FAO 1,1–1,15

1,1–1,30

0,95-1,05

Tommar e O´Toole (1980) Tanque 1,20

1,20

Hendricks et al. (1986) Penman-FAO

1,25

Fietz (1987) Penman-Monteith 1,60

2,10

1,40

Pereira (1989) Tanque 1,00

1,00

Mohan Arumugam (1994) Penman-FAO 1,27

1,62

1,15

Shah e Edling (2000) Penman-Monteith 1,39

1,51

1,43

Tyagi et al (200.0) Penman-Monteith 1,19

1,30

1,08

Marcolin e Macedo (2001) Piche 2,50

3,60

2,40

I até a diferenciação do primórdio floral.

II da diferenciação do primórdio floral até a floração.

III da floração à maturação.

Cauduro (1996) indica os valores de Kc de 1,60 para o período vegetativo,

2,10 na fase de diferenciação do primórdio floral, 1,70 no período reprodutivo e 1,40

no período de floração à maturação, considerando a evapotranspiração de

referência, determinada pelo método de Penman.

Beisdorf e Mota (1976) comparando valores médios diários medidos com

valores calculados em intervalos de cinco dias e com diferentes métodos,

encontraram para as condições de Pelotas, RS (Tabela 2).

As diferenças nos valores de coeficiente Kc são devido a diferentes

condições climáticas onde foram determinadas, diferenças no manejo e no intervalo

de tempo e no método de estimativa de evapotranspiração de referência, e também

a erros conceituais na evapotranspiração de referência.

Tabela 2. Relações verificadas entre os valores de evapotranspiração da cultura do

arroz irrigado por inundação e valores estimados por diferentes métodos.

Método de estimativa

Regressão obtida

(mm/dia)

)

Relações médias

(ETm/ETo)

Penman (sem FRE

) ETm = 0,77 + 1,60ETo 0,93

1,83

Penman ETm = 1,44 + 1,80ETo 0,90

2,37

Tanque Classe "A". ETm = 1,84 +0,81ETo 0,93

1,32

Radiação Líquida ETm = 0,87 + 1,24ETo 0,83

1,46

Fator de resistência estomática

O Método de Makkink (1957) leva em consideração a correlação de dados

de evapotranspiração potencial de um gramado e a radiação solar ao nível da

superfície. O método proposto por Penman (1948) combina o método do balanço

de energia com um termo aerodinâmico. O método tem sofrido diversas

modificações, sendo largamente utilizado. A fórmula originalmente derivada por

Penman (1948) estima a evaporação de um corpo livre de água, ou seja, não inclui

a função de resistência à transferência de vapor d’água em sua equação original. A

equação, combinada com o termo aerodinâmico e resistência da superfície de uma

cobertura vegetal, é chamada de equação de Penman-Monteith (Monteith, 1985).

Resumidamente, leva-se em consideração o máximo de variáveis intervenientes

mensuráveis em uma estação meteorológica, tais como, saldo de radiação,

temperatura, velocidade do vento a 2 m de altura, umidade do ar, entre outros.

O Método do Tanque Classe A tem sido recomendado pela Organização

Meteorológica Mundial (OMM) e é utilizado nas principais estações climatológicas

do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). O tanque de evaporação responde

à radiação, vento, temperatura e umidade da mesma forma que a planta. Sem

dúvida, a água absorve mais radiação incidente do que uma superfície de cultivo.

Também o calor armazenado no tanque pode causar uma considerável evaporação

durante a noite, enquanto a maioria das plantas somente transpira durante o dia.

Assim a evaporação no tanque tende a ser maior que a evapotranspiração de uma

área com vegetação, e a evapotranspiração de referência pode ser estimada por:

ETo = Kp ECA (2)

Em que:

ETo = Evapotranspiração de referência (mm/dia)

KP = coeficiente do tanque (adimensional)

ECA = evaporação do tanque classe A (mm).

2.3 Consumo de água em lavouras de arroz

As informações sobre o consumo de água na cultura de arroz no Brasil,

geralmente se referem à cultura do arroz cultivado no sistema de taipa em nível,

semeado em solo seco, e não considerando a contribuição da precipitação natural.

Nestas condições, recomenda-se vazões entre 1,5 e 2,0 L.s

-1

. ha

-1

para período de

irrigação entre 85 e 100 dias (IRGA, 1996; CORREA et al., 1997).

Vários trabalhos de consumo de água estimado pelo balanço hídrico no Rio

Grande do Sul apresentam valores de vazão média de 0,77 a 1,76 L.s

-1

.ha

-1

variando conforme o modelo de balanço adotado e conforme o local.

No sistema pré-germinado a demanda é maior no período de formação da

lâmina e na reposição da água por ocasião da drenagem, realizada para aplicação

de herbicidas ou outras práticas que requeiram a drenagem. Neste caso, a

reposição deverá ser feita em 1 ou 2 dias, sendo recomendado uma vazão mínima

de 2 a 3 L.s

-1

.ha

-1

.Para a manutenção da lâmina, vazões em torno de1,0 L.s

-1

.ha

-1

são suficientes tendo em vista a baixa percolação de água no solo, devido à

formação da lama.

Eberhardt (1994), baseado em dados de experimentação com dois anos de

observação na região do vale do Itajaí, afirma que a vazão de 1,0 L.s

-1

.ha

-1

suficiente para a condução da lavoura de arroz, no sistema pré-germinado com

formação de lama. Neste valor está considerado parcela de precipitação efetiva

contribuindo com valores acima de 40% do total consumido.

De acordo com Louzada (2004), a preocupação com a definição de

parâmetros de consumo na irrigação por inundação no Rio Grande do Sul, existe

desde meados da década de 50. A partir desta data, o IRGA (BERNARDES, 1956)

passou a recomendar vazões entre 1,7 e 3,0 L.s

-1

.ha

-1

, valores que persistiram por

40 anos. A partir da década de 90 (IRGA, 1996), as vazões recomendadas estão

entre 1,5 e 2,0 L.s

-1

.ha

-1

, o que foi possível com o avanço da tecnologia

proporcionado pela pesquisa, associado a maior conscientização dos agricultores

(CORRÊA et al., 1997). Durante e após este período, vários experimentos de

campo já foram conduzidos com o objetivo de medir o consumo em áreas

cultivadas com arroz irrigado por inundação. Estes experimentos se diferenciam

pelas características climáticas das regiões onde foram implantados, pelas

diferentes formas de preparo do solo e pelo manejo da irrigação.

Sachet (1977) apresenta resultados obtidos na Estação Experimental do

Arroz do IRGA, Cachoeirinha/RS. Os experimentos contemplaram a irrigação com

permanente circulação da água, água estagnada e saturação do solo com lâmina

superficial praticamente nula. Em um período de 104 dias, mediram-se consumos

médios de 17.972 m³/ha, 8.639 m³/ha e 6.497 m³/ha, respectivamente.

Dotto (1990) conduziu experimentos na Estação Experimental do Arroz do

IRGA, Itaqui/RS, empregando a irrigação por inundação contínua, intermitente e por

aspersão. As médias dos consumos medidos em um período de 110 dias

correspondem a 12.172 m³/ha, 10.642 m³/ha e 6.152 m³/ha, respectivamente.

Hernandez et al. (1997) em área da UFSM, Santa Maria/RS, realizaram

experimentos variando a época de início da irrigação, o sistema de preparo do solo

e o nível de controle de plantas invasoras. No sistema convencional com inundação

contínua, foram medidos consumos de 6.512 m³/ha e 6.263 m³/ha, com a irrigação

iniciando respectivamente 15 e 30 dias após a emergência.

Weber (2000) também em área da UFSM, Santa Maria/RS, avaliou o

consumo d’água em diferentes sistemas de manejo, obtendo valores de consumos

muito próximos, apresentando uma média de 11.850 m³/ha. Machado (2003)

apresenta resultados de experimentos conduzidos na UFSM com os sistemas

convencional, cultivo mínimo, pré-germinado, mix e de transplante de mudas. Em

duas safras mediu consumo variando entre 5.374 m³/ha e 6.422 m³/ha.

Marcolin e Macedo (2001b) apresentam resultados médios de cinco safras

(96/97 a 00/01) em experimentos realizados na Estação Experimental do Arroz do

IRGA, Cachoeirinha/RS. Os consumos medidos foram 7.856 m³/ha (convencional),

7.145 m³/ha (direto) e 7.881 m

/ha (pré-germinado).

Brown et al (1978) registraram o consumo em várias parcelas de 300 m

situadas em uma região de solos bastante argilosos no Texas. As médias das

parcelas em dois períodos foram 963 mm e 1.402 mm, e quando utilizada a

irrigação intermitente, 1.464 mm e, 1.858 mm, quando a irrigação foi contínua.

Hendrickx et al. (1986) mediram o consumo na irrigação por inundação em

uma região semi-árida da África. Em quatro unidades, com áreas variando entre 12

e 26 ha, registraram-se lâminas totais de 1415 mm, 1329 mm, 1436 mm e 1581

mm.

Tripathi et al. (1986), na Índia, mediram o consumo em pequenas parcelas

experimentais com diferentes tipos de solos e manejos da irrigação. No caso do

solo com predominância de argila, a média de dois períodos com irrigação

contínua, foi de 1583 mm e de 951 mm, com irrigação intermitente.

Shizhang et al. (1994) mediram o consumo em áreas irrigadas na China com

o objetivo de definir manejos diferenciados que possam promover economia de

água. Entre os diferentes manejos, o maior consumo, registrado na irrigação

contínua, foi de 998,9 mm. Roel e Blanco (1997) apresentam resultados obtidos

com áreas de 118 ha e 139 ha e manejo da irrigação definido pelos próprios

agricultores, registraram-se consumos de 18.977 m³/ha e 14.491 m³/ha. Islam e

Molla (2001), em Bangladesh, mediram consumos de 1.672 mm, 1.109 mm e

812 mm, em áreas irrigadas continuadamente (lâmina profunda e lâmina rasa) e de

forma intermitente.

A estimativa do consumo em diferentes solos e regiões climáticas oferece

informações importantes na fase de planejamento dos projetos. Uma questão

sempre presente em projetos de irrigação é a necessidade de adequar-se a área a

ser irrigada com a disponibilidade hídrica (BELTRAME; LOUZADA, 1991). No caso

específico do Rio Grande do Sul, há aplicações de modelos com resultados que

pecam pela falta de comprovação. Na Tabela 3 são sintetizados alguns valores de

vazão média obtida por balanços hídricos no Rio grande do Sul.

Tabela 3. Consumo na irrigação por inundação estimado por balanço hídrico.

Fonte Vazão média

(l/s.ha)

Classe do solo

Planossolo hidromórfico

Preussler et al. (1982) 1,15

Eutrófico solódico

0,77

Eutrófico solódico

Beltrame e Gondim (1982) 1,44

Eutrófico arênico

1,02

Eutrófico arênico

Fietz et al. (1986) 1,61

Eutrófico solódico

Beltrame e Louzada (1991) 1,51

Eutrófico solódico

Beltrame e Louzada (1991) 1,72

Eutrófico Arênico

Beltrame e Louzada (1991) 1,56

Eutrófico arênico

Beltrame e Louzada (1991) 1,56

Eutrófico Arênico

Considerando a precipitação

Os modelos IRRIGA (sem precipitação) e IRRIGA2 (com precipitação) foram

em três nos municípios do Rio Grande do Sul. No caso do modelo IRRIGA2,

adotou-se um manejo hipotético que permite o aproveitamento pelo menos parcial

da precipitação. Os resultados obtidos (LOUZADA et al., 1994) são apresentados

na Tabela 4.

Tabela 4. Resultado da aplicação dos modelos IRRIGA e IRRIGA2.

Município Consumo total (mm)

Irriga

Irrigação (mm)

Irriga2

Eldorado do Sul 1.332

1.039

Camaquã 1.280

999

Santa Vitória do Palmar 1.316

1.036

Motta et al. (1990) estimaram necessidades de irrigação para os municípios

de Bagé, Jaguarão, Pelotas, Porto Alegre, Rio Grande, Santa Maria e Santa Vitória

do Palmar. O modelo adotado considera que a evapotranspiração corresponde a

70% do consumo total e que toda a precipitação é efetiva. Os autores ressaltam

que os valores obtidos correspondem a apenas 42% do que historicamente é

utilizado pelos agricultores.

Almeida (1998) estimou necessidades, por meio de balanço hídrico em que

toda a precipitação foi considerada como efetiva e o fluxo lateral não foi computado.

Os resultados médios obtidos nas Unidades Barros e Palmares são apresentados

na Tabela 5.

Tabela 5. Necessidade de irrigação de arroz (mm).

Localidade Planossolo - Barros Planossolo - Palmares

Palmares 981,1

1.169,2

Lagoa dos Barros 804,8

997,6

Entrepelado 802,9

1.005,4

Lagoa dos Quadros 686,0

870,3

Terra de Areia 663,8

848,9

Beltrame e Louzada (1994) estimaram o consumo de água para o arroz

irrigado em diferentes regiões do Rio Grande do Sul, obtendo os valores da Tabela

6. Estes dados mostram a importância relativa dos diversos componentes.

Observa-se que a evapotranspiração e a percolação profunda representam mais de

80% do consumo total, e por isso, devem ser estimados com maior precisão. Por

outro lado, a percolação lateral representa valores insignificantes, podendo em

geral ser desprezado. Com estes valores a vazão máxima variou de 1,56 L.s-1. ha-

1 até 1,76 L.s-1.ha-, e a vazão média varia de 1,32 L.s-1.ha-1 a 1,54 L.s-1.ha-1.

Neste cálculo não foi considerado a contribuição da precipitação efetiva.

Tabela 6. Valores médios dos diversos componentes do consumo do arroz irrigado

em diferentes solos do Rio Grande do Sul.

Valores médios do componentes

consumo (mm)

Solo Região

W H Dp Ql ET

Total

(mm/ciclo)

Campanha 89

100

472

880

1.551

Litoral 112

100

472

675

1.375

Vacaraí

Depressão Central 99

100

474

830

1.516

Pelotas Encosta do Sudeste 65

100

377

910

1.464

W = saturação do solo: H = formação da lâmina; Dp = percolação profunda; Ql =

percolação lateral; ET = evapotranspiração.

Na Tabela 7 estão resumidos os dados médios do balanço hídrico da cultura

do arroz irrigado com os dados de evapotranspiração de referência de Urussanga e

adotando-se coeficiente de cultura (Kc = 1,2). Neste modelo foi considerada a

contribuição da precipitação, adotando o critério de chuva efetiva, a parcela da

chuva que pode ser armazenada com a altura da lâmina máxima de 100 mm, sendo

o restante perdido por escoamento superficial.

Tabela 7. Dados do balanço hídrico da lavoura de arroz irrigado de ciclo médio e

plantio em 17/10, para três locais da bacia do Rio Araranguá.

Local

Dados do balanço hídrico

Araranguá Meleiro Forquilhinha

Período de dados (anos) 1946-1986 1942-1985 1946-1986

Precipitação (mm) 465,5

555,5

538,9

Evapotranspiração (mm) 762,6

729,7

741,6

Escoamento (mm) 140,7

177,1

172,8

Drenagem (mm) 157,2

153,1

158,9

Precipitação efetiva (mm) 315,7

378,4

366,1

Irrigação média (mm) 809,6

715,3

740,8

Irrigação 90% (mm) 925,9

915,0

828,5

Irrigação 10% (mm) 643,2

544,0

603,3

Fonte: Back (1998).

2.4 Balanço Hídrico

Existem diversos modelos de balanço hídrico que permitem determinar a

quantidade e o momento da irrigação. Segundo Louzada (2004), tendo em vista a

marcante diferença entre o manejo da irrigação por inundação e dos outros

métodos, é comum que as rotinas que tratam da irrigação tenham que ser

adaptadas, para que possam simular as condições particulares que caracterizam a

inundação.

Os diversos modelos de balanço hídrico diferem na forma de tratar cada um

dos componentes. O autor apresenta uma revisão dos diversos modelos existentes.

Aplicando a equação do balanço hídrico pode-se escrever:

ET = I + P – RO - DP + CR ± SF ± SW (3)

Onde:

ET= evapotranspiração (mm);

I = Irrigação (mm);

P = precipitação (mm);

RO = Escoamento superficial (mm);

DP = percolação profunda (mm);

CR = ascensão capilar (mm);

SF = fluxo subsuperficial (mm);

SW = conteúdo de água no solo (mm).

Alguns fluxos como DP, CR são difíceis de medir em curtos períodos de

tempo e não são considerados. Outros como SF, também poder ser desprezados.

O método do balanço hídrico pode ser usualmente utilizado para estimativas de ET

de longos períodos de tempo, da ordem de uma semana ou dez dias.

A precipitação pluviométrica representa uma das principais entradas natural

de água no sistema. Embora a precipitação média durante o ciclo da cultura seja

expressiva, nem toda água precipitada é utilizada pela cultura, sendo parte perdida

por escoamento superficial. A fração da precipitação total que é aproveitada pela

cultura é chamada de precipitação efetiva.

Dado a dificuldade de estimar a precipitação efetiva alguns autores

(CAUDURO, 1996; CORREA et al., 1997) recomendam não considerar a

componente precipitação no cálculo da necessidade de irrigação. Em termos

médios, ao longo do ciclo da cultura e para o planejamento econômico da irrigação,

deve-se considerar a contribuição das chuvas, incluindo o conceito de precipitação

efetiva.

Para a cultura do arroz a precipitação é um dos principais componentes

relacionados ao suprimento de água requerido pela cultura. O aproveitamento deste

recurso é de suma importância para a racionalização do uso intensivo para a

manutenção da lâmina d’água, principalmente na fase reprodutiva. Toda água

proveniente de chuvas e parte que se perde por escoamento superficial, lateral ou

por percolação e não tem seu uso efetivado, deve ser descartado para efeitos de

cálculos no Balanço Hídrico. Se o volume precipitado for incorporado à lâmina

remanescente e aproveitado na sua integralidade pela cultura, se denominará:

precipitação efetiva e seu volume se fará constar para efeito de cálculo no Balanço

Hídrico.

3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Localização

O estudo foi realizado em uma área de aproximadamente 2600 m

propriedade de um rizicultor pertencente à Associação de Drenagem e Irrigação do

Núcleo Gava (ADINGA), localizada no município de Nova Veneza, Santa Catarina,

a jusante da Barragem do Rio São Bento (Figura 2), na latitude 28°36'03,7" S e

longitude de 49°33'22,0" W; altitude de 97 m.

3.2 Solos

Os solos da região são resultante do intemperismo e material colúvio-

aluvionar, pertencentes ao domínio morfológico em cobertura sedimentar da Era

Cenozóica e se pode observar uma deposição de seixos e cascalhos rolados de

basalto na planície de inundação. Na borda ocorre uma deposição arenosa com

granulometrias variadas. São formados por rochas basálticas e as encostas por

material coluvionar, composto por fragmentos de rochas basálticas (tamanhos de

areia a matacão) às vezes, imerso em matriz argilosa de cor vermelho-

amarelada.(CPRM 2001; KREBS, 1995)

O solo é classificado como associação Cambissolo Distrófico Tb A

moderado textura argilosa, relevo praticamente plano e suave ondulado + Glei

Pouco Húmico Distrófico Ta textura argilosa de várzea relevo plano, estes em

condições naturais apresentam condições mínimas de utilização, não só pela

deficiência química e teores elevados de alumínio trocável como também, e

principalmente, pelas restrições impostas pelo excesso de água no solo, impedindo

ou limitando o uso de máquinas e implementos agrícolas. Porém, se

convenientemente drenados e sistematizados tornam-se aptos não só para o cultivo

do arroz irrigado como de pastagens (DUFLOTH et al., 2005).

Figura 2. Localização da área em estudo. Fonte: IPAT, 2002.

3.3 Clima

O clima da região do litoral sul do Estado de Santa Catarina é classificado,

segundo a classificação e Köeppen como clima Cfa, ou seja, clima temperado sem

estação seca, com verão fresco (DUFLOTH et al., 2005). A área em estudo é

classificada segundo Thomé et al. (1999) na zona agroecológica 2B, ou seja, clima

é mesotérmico brando (1) (temperatura do mês mais frio acima de 13°C e inferior a

15°C). A temperatura média anual varia entre 17,0 a 19,3°C. A temperatura média

normal das máximas varia de 23,5 a 25,9°C e das mínimas de 12,0 a 15,1°C. A

precipitação pluviométrica total, normal anual pode variar de 1.220 a 1.660 mm,

com o total anual de dias de chuva entre 102 a 150 dias. A umidade relativa do ar

média pode variar de 81,4 a 82,2%. Podem ocorrer em termos normais de 0,3 a 11

geadas por ano. Os valores de horas com temperaturas abaixo de 7,2°C são

relativamente baixos (de 164 a 437 horas acumuladas por ano). A insolação total

normal anual varia de 1.855 a 2.182 horas (DUFLOTH et al., 2005).

3.4 Avaliação do consumo de água na parcela experimental.

3.4.1 Parcela Experimental

Foi instalado um experimento para medir o consumo de água em lavouras

de arroz irrigado numa área cultivada no sistema pré-germinado a mais de cinco

anos. Foi selecionada uma quadra medindo 46,0 m x 56,00 m (2.576 m²) em que foi

utilizado o processo do preparo do solo e a condução da lavoura, usado pela

maioria dos produtores da região.

3.4.2 Preparo do solo

O plantio foi o sistema pré-germinado com irrigação contínua com apenas

uma troca de água uma semana após a semeadura. Houve necessidade do

preparo antecipado da área de 20 dias antes da semeadura, com presença de uma

camada superior saturada com água e formação da lama. O preparo do solo

consistiu de uma gradagem antes da inundação, para estimular a quebra de

dormência nas sementes de plantas daninhas. Após a germinação destas

sementes foi realizada uma segunda gradagem como forma de controle das plantas

daninhas e nivelamento do solo. Após a inundação se fez uso da enxada rotativa

para formação da lama e o nivelamento. A última operação, realizada três dias

antes da semeadura foi o renivelamento e o alisamento do terreno com

equipamento pranchão especialmente desenvolvido para essa atividade. Nesta fase

de preparo do solo, a lâmina de água inicial geralmente é obtida pela precipitação

natural como observado neste experimento.

3.4.3 Preparo das Sementes e Semeadura

As sementes foram colocadas imersas em água à temperatura ambiente

durante 24 a 48 horas mantendo-as por um mesmo período fora da água à sombra

até a maioria das sementes emitirem a radícula e o coleóptilo. Foram colocadas

diretamente na água, acondicionadas em sacos de aniagem e postas no canal

lateral próximo à área de semeio. As embalagens estavam com sua capacidade

preenchida em 2/3 para que houvesse espaço ao revolvimento e uniformização no

processo germinativo. O estágio germinativo ideal para a semeadura se deu

quando a maioria das sementes apresentou estruturas embrionárias em torno de

2mm. Maiores do que este haveria dificuldade na distribuição durante o semeio pelo

entrelaçamento das radículas.

A semeadura na quadras com o experimento ocorreu no dia 10/10/2005

utilizando 120 kg/ha de sementes. Foi mantida a altura da lâmina de 8 cm, por um

período de 5 dias. No sexto dia a quadra foi drenada mantendo o solo saturado até

o 8° dia. Essa drenagem se faz necessária para facilitar a fixação das raízes. Os

tratos culturais, como controle de plantas invasoras e pragas, e adubação seguiu as

recomendações da Epagri (2005).

3.4.4 Cultivar

A cultivar semeada foi a SCSBRS 113-Tio Taka, inicialmente registrada na

Epagri como SC-169. Essa cultivar tem como principais características, um alto

potencial de produtividade (em torno de 10 toneladas em condições experimentais),

porte baixo (em torno de 98 cm), resistente ao acamamento, alta capacidade de

perfilhamento, ampla estabilidade de produção, alto rendimento industrial e boas

qualidades culinárias. Apresenta ciclo biológico longo (em torno de 141 dias), com

boa capacidade de rebrote após a colheita principal em regiões com potencial

climático para o cultivo da soca. As características dos grãos são excelentes tanto

para o processamento industrial para arroz branco como para o parbolizado. Seu

cultivo é recomendado para todas as regiões produtoras de arroz irrigado de Santa

Catarina.

3.4.5 Tanque de evapotranspiração

Para medir o consumo de água por evapotranspiração na lavoura de arroz

irrigado foram instalados oito tanques cilíndricos com 57 cm de diâmetro e 90 cm de

altura, colocados verticalmente dentro da quadra de arroz até a profundidade de 65

cm. Os tanques foram preenchidos até a profundidade de 65 cm com o solo

removido para a instalação e reposto em camadas similar a que se encontrava na

área. Desse modo cada tanque tinha a altura de 25 cm, destinado para a lâmina de

água e borda livre (Figura 3).

Dentro de cada tanque foram semeadas 100 sementes pré-germinadas. A

adubação foi à mesma adotada no restante da quadra.

Figura 3. Detalhes da instalação do tanque (A) e disposição dos tanques na quadra

(B).

Figura 4. Vista parcial do experimento com 20 dias (A) e 70 dias (B).

3.4.6 Determinação da variação da lâmina de água

Diariamente foi medida a altura da lâmina de água em cada tanque, sendo

as leituras realizadas com réguas sobre uma base de madeira previamente

instalada dentro do tanque. Durante todo o ciclo da cultura do arroz permitiu-se à

oscilação da altura da lâmina entre os valores de 50 e 150 mm. Sempre que a

leitura alcançava valores iguais ou inferiores a 50 mm se fez à irrigação e, quando

aos valores superavam 150 mm se procedia à drenagem. Na irrigação e drenagem

foram medidos os volumes em provetas de 1000ml e posteriormente convertido em

lâminas.

3.4.7 Cálculo da evapotranspiração

A evapotranspiração foi obtida pelo balanço diário de água em cada tanque,

conforme:

= H

i-1

- H

+ P

+ Ir

(4)

Em que:

ET = evapotranspiração (mm) no dia i;

H = altura da lâmina de água (mm);

P = precipitação (mm);

Ir = Irrigação (mm).

3.4.8 Variáveis meteorológicas

Para monitorar a precipitação foi instalado no local, sobre a taipa principal,

um pluviômetro modelo Ville de Paris (Figura 4).

Figura 5. Pluviômetro instalado para monitoramento da precipitação.

O monitoramento de temperatura, velocidade do vento, umidade relativa do

ar, radiação solar, pluviometria e evaporação do tanque classe A, foram feitos com

base nas informações da estação meteorológica da Barragem do Rio São Bento,

pertencente a CASAN, localizada próximo da área irrigada.

Figura 6. Detalhe da estação meteorológica automática.

Figura 7. Tanque Classe A.

Figura 8. Pluviômetro e pluviógrafo da estação automática.

3.5 Determinação da evapotranspiração de referência

Com os dados meteorológicos observados na estação meteorológica da

barragem do Rio São Bento foi determinado a evapotranspiração de referência

(ETo) pelos métodos de Penman-Monteith e Método do Tanque Classe A

Relacionando a evapotranspiração da cultura (ETc) com a evapotranspiração de

referência (ETo) obteve-se o coeficiente de cultura Kc, isto é:

ETo

ETc

Kc =

(5)

Em que:

Kc = coeficiente de cultura (adimensional)

ETc = evapotranspiração da cultura (mm);

ETo = evapotranspiração de referência

3.5.1 Método de Penman- Monteith

A evapotranspiração de referência foi calculada pelo método de Penman-

Monteith, seguindo as recomendações de Allen (1989), Smith (1991), e Allen et al.

(1998) com a seguinte notação:

( )

da2

eeU

275T

900

γδ

GRn

γδ

ETo −

+−

(6)

Em que:

ETo = evapotranspiração de referência ( mm.d

-1

);

= saldo de radiação a superfície ( MJ.m

-2

-1

);

G = fluxo de calor sensível no solo (MJ.m

-2

-1

);

T = temperatura média do ar (

C);

= velocidade do vento à 2 m de altura (m.s

-1

);

- e

) = déficit de pressão de vapor (kPa);

= declividade da curva de pressão de saturação (kPa.

-1

);

= calor latente de evaporação (MJ.kg

-1

);

= constante psicrométrica modificada (kPa.

-1

);

γ = constante psicrométrica (kPa.

-1

);

A pressão de saturação do vapor de água

é dada pela equação:













237.3T

T17.27

0.6108expe

(7)

Em que:

= pressão de saturação de vapor (kPa).

A pressão atual de vapor é estimada pela equação:

max)T(dmin)T(d

(8)

Em que:

d(Tmin)

= pressão de vapor à temperatura mínima ( kPa);

d(Tmax)

= pressão de vapor à temperatura máxima ( kPa).

O calor latente de vaporização é dado por:

(

)

T2.361x102.501λ

−

−=

(9)

A tangente da curva, a qual relaciona a pressão de saturação com a

temperatura é dada por:

( )

237.3T

e4098

(10)

A constante psicrométrica é calculada pela equação:

= 0 0016286.

(11)

Em que:

Pa é a pressão atmosférica calculada pela equação:

(

)

2565

273

00650273

3101

z.T

.Pa













−+

(12)

Em que:

Pa = pressão atmosférica na altitude z (kPa);

z = altitude do local (m);

A constante psicrométrica modificada é calculada pela equação:

(

)

3301 U.

+γ=γ

, (13)

Para converter a velocidade do vento medida em altura diferente de 2

metros foi utilizada a seguinte expressão:

(

)

(

)

U.z.ln.U

42575678684

−

−=

, (14)

Em que:

= velocidade do vento medida a uma altura de zv (m.s

-1

O saldo de radiação à superfície é dado pela equação:

= R

+ R

(15)

Em que:

= saldo do balanço de ondas curtas ( MJ.m

-2

-1

);

= saldo do balanço de ondas longas em (MJ.m

-2

-1

O saldo de radiação de ondas curtas é calculado pela seguinte equação:

( )

ins

aarR













+−=

, (16)

Em que:

r = albedo, considerado como 0.23;

e a

= coeficientes da equação de Angstrom (0,25 e 0,50,

respectivamente) segundo recomendações de Allen et al. (1998);

ins = insolação observada ( h);

N = insolação máxima teórica (h);

Ra = radiação no topo da atmosfera (MJ.m

-2

-1

O balanço de ondas longas foi calculado pela equação:

(

)

(

)

1403401090

knkxdb

TTe...

ins

.R +σ−













+−=

(17)

Em que

σ = constante de Stefan Boltzmann ( = 4.903. 10

-9

MJm

-2

-1

);

= temperatura máxima diária (

K);

= temperatura mínima diária em (

K).

A radiação no topo da atmosfera é estimada pela equação:

(

)

ssra

sencoscossensend.R

58637

(18)

Em que:

= distância relativa da terra ao sol (rad.);

= ângulo do por do sol (rad.);

ϕ = latitude (rad.);

ψ = declinação solar (rad).

A distância relativa terra-sol é estimada pela equação:













+= Jcos.d

365

03301 (19)

Em que:

J = dia do ano [0 a 364].

O ângulo do pôr do sol é estimado pela equação:

(

)

ω ϕ ψ

= −arccos tan tan

(20)

A declinação solar é estimada pela equação:













−

=ψ 4051

365

40930 .Jsen.

(21)

A insolação máxima teórica é expressa pela equação:

N ω

(22)

3.5.2 Método do Tanque Classe A

O tanque de evaporação responde à radiação, vento, temperatura e

umidade, sendo que a evapotranspiração de referência pode ser estimada por:

ETo = Kp ECA (23)

Kp é um coeficiente do tanque que depende da bordadura do tanque e das

condições climáticas (Tabela 8). Com base nessas informações Doorembos e Pruitt

(1977) apresentam uma tabela de Kp para dois casos distintos de exposição:

Exposição A, para tanque circundado de vegetação rasteira com bordadura

variando de 1 a 1000 m; Exposição B tanque circundado de solo nu com bordadura

variando também de 1 a 1.000 m, para diversas condições de umidade relativa.

Tabela 8. Valores de Kp para conversão de evaporação do Tanque Classe A para

evapotranspiração de referência (ETo).

Exposição A

Tanque circundado por Grama

Exposição A

Tanque circundado por solo nu

Umidade relativa

média (%)

Baixa

< 40%

Média

40-70%

Alta

> 70%

Baixa

< 40%

Média

40-

70%

Alta

> 70%

Vento

(m/s)

R(m)

1 0,55

0,65

0,75

0,70

0,80

0,85

10 0,65

0,75

0,85

0,60

0,70

0,80

100 0,70

0,80

0,85

100

0,55

0,65

0,75

Leve

< 2

1000 0,75

0,85

1000

0,50

0,60

0,70

1 0,50

0,60

0,65

0,75

0,80

10 0,60

0,70

0,75

0,55

0,65

0,70

100 0,65

0,75

0,80

100

0,50

0,60

0,65

Moderada

2-5

1000 0,70

0,80

1000

0,45

0,55

0,60

1 0,45

0,50

0,60

060

0,65

0,70

10 0,55

0,60

0,65

0,50

0,55

0,75

100 0,60

0,65

0,70

100

0,45

0,50

0,60

Forte

5-8

1000 0,65

0,70

0,75

1000

0,40

0,45

0,55

1 0,40

0,45

0,50

0,60

0,65

10 0,45

0,55

0,60

0,45

0,50

0,55

100 0,50

0,60

0,65

100

0,40

0,45

0,50

Muito Forte

> 8

1000 0,55

0,60

0,65

1000

0,35

0,40

0,45

Allen at al. (1998) apresentam a equação para estimar o coeficiente kp do

Tanque Classe A sobre exposição A conforme:

Kp = 0,108 – 0,0286U2+0,0422 ln(R) +0,1434ln (UR-0,000631 [ln(R)]2 ln(UR) (24)

3.6 Balanço hídrico da cultura do arroz

Foi elaborado um modelo de balanço hídrico para simular o consumo de

água em lavouras de arroz irrigado, considerando as particularidades do manejo do

arroz no sistema pré-germinado.

O modelo de balanço hídrico é baseado no balanço de massa (Figura 9)

dado por:

= H

i-1

+ P

+ Ir

–ETc

– Dp

- R

– Dr (25)

Em que:

= altura da lâmina no dia i (mm);

= precipitação (mm);

= irrigação (mm);

ETc

Evapotranspiração (mm);

= Percolação (mm);

= escoamento superficial (mm);

Dri = Drenagem (mm).

Figura 9. Representação do balanço hídrico na cultura do arroz irrigado.

No modelo adotado o balanço é realizado diariamente, sendo necessário

fornecer os dados de precipitação, evapotranspiração e percolação e definir

também os critérios de manejo da lâmina de água. Na Tabela 9 encontram-se os

critérios de manejo adotados nesta simulação. Na Figura 10 estão representados

os valores de lâmina máxima e mínima e, do coeficiente de cultura adotado.

Na simulação do balanço hídrico diariamente é calculada a altura da lâmina

de água de acordo com a equação 04. Caso a altura calculada (H) seja maior que a

lâmina máxima (Lmax), o excedente é considerado como escoamento, calculada

como:

= H – Lmax (26)

E se a altura da lâmina for menor que a lâmina mínima estima-se a irrigação

por:

Ir = Lmax – H; (27)

A altura da precipitação armazenada entre a altura da lâmina de água e a

altura máxima da lâmina de água foi considerada como precipitação efetiva, e o

restante é considerado como perdas por escoamento.

Sempre que se fizer uma redução da altura da lâmina máxima o excedente

será computado como perdas por drenagem.

Tabela 9. Parâmetros de entrada no modelo para cultivares de ciclo longo.

Lamina de água (cm)

Fase

Descrição

Duração

(dias)

máxima mínima

1 PS Preparo do solo 20 20 8 1,00

2 V Semeadura 5 10 8 1,00

3 V Fixação de raízes 3 0 0 1,00

4 V Plântula a perfilhamento 25 10 5 1,05

5 V Perfilhamento 20 10 5 1,45

6 V crescimento 25 20 10 1,70

7 V Alongamento do colmo 10 20 10 1,82

8 R Dif. do primórdio floral 25 20 10 1,85

9 R Floração 07 20 10 1,85

10 M Fase leitosa 05 20 10 1,80

11 M Fase pastosa 15 15 8 1,60

12 M Drenagem final 1 0 0 1,60

PS =preparo do solo; V =vegetativo; R =reprodutivo; M = maturação.

Kc =Coeficiente de cultura ,sendo a ETo utilizada pelo método Penmam-Monteith

Figura 10. Representação da variação dos parâmetros de entrada, adotados no

modelo de balanço hídrico.

Para dados de precipitação foi utilizada a série histórica registrada na

Estação Pluviométrica de Meleiro, pertencente à Agência Nacional de Águas (Ana)

(Estação 02849005). Foram utilizados dados de 1942 a 2006.

Como dados de evapotranspiração de referência foram considerados os

valores médios por períodos quinquidiais de evapotranspiração calculados pelo

método de Penman-Monteith com os dados meteorológicos de Urussanga (Back e

Rosso, 2006), representados na Figura 11.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

Pêntada

ETo (mm/dia)

Figura 11.Variação da evapotranspiração de referência (ETo) calculada com os

dados da estação meteorológica de Urussanga (BACK; ROSSO, 2006).

A evapotranspiração da cultura será estimada por:

ETc = Kc ETo (28)

Para estimar as perdas por percolação foram simuladas diferentes taxas

diárias com os valores de 0,0; 1,5; 3,0; 4,5 e 6,0 mm/dia

Em conjunto com o Orientador Prof. Dr. Álvaro Jose Back, elaborou-se um

programa de computador em linguagem Delphi 5.0 para realizar os cálculos do

balanço hídrico seriado. Nas Figuras 12 e 13 estão as telas do programa com as

opções de entrada.

Figura 12. Tela principal do programa de balanço hídrico com as opções de manejo

da cultura e de entrada de dados de evapotranspiração e percolação.

Figura 13. Tela do programa de balanço hídrico com os arquivos de precipitação e

evapotranspiração.

O balanço hídrico seriado foi simulado para o período de 1942 a 2006

correspondendo há 64 anos. Foram analisadas as séries de valores do consumo de

água nos diversos componentes e a precipitação efetiva, estimando as

probabilidades de ocorrência de acordo com a expressão:

P (29)

3.7 Determinação do Índice de Área Foliar

Semanalmente foram coletadas plantas de arroz de uma área de 0,25 m x

0,25 m. Essas plantas foram levadas para o laboratório e separadas em caule, raiz

e folha, determinando-se o peso de matéria seca de cada um desses constituintes.

De uma sub-amostra de aproximadamente 10 folhas foi tirado uma fotocópia e

posteriormente com auxilio de um planímetro digital foi determinada a área foliar.

Por meio da relação de peso obteve-se área foliar do conjunto total de folhas, para

a determinação do índice de área foliar (IAF), como:

625 cm

)cm(FoliarÁrea

IAF = (30)

4 DISCUSSÃO

4.1 Fases Fenológicas

Na Tabela 10 encontram-se as observações fenológicas realizadas na

lavoura de arroz e definição das respectivas fases do ciclo da cultura do arroz. As

observações das fases de desenvolvimento estão de acordo com as apresentadas

por Zanini Neto (2002) para cultivares de ciclo longo.

Tabela 10. Observações fenológicas e duração das fases da cultura do arroz na

área experimental.

Data Observação Fase

Duração

(dias)

10/10/2005 Semeadura

13/10/2005 Plântula

07/11/2005 Início do perfilhamento e alongamento do

colmo

Vegetativa 88

16/01/2006 Diferenciação do primórdio da panícula

10/02/2006 Floração

Reprodutiva

17/02/2006 Grão leitoso

22/02/2006 Grão pastoso

09/03/2006 Colheita

Maturação 20

4.2 Variáveis meteorológicas.

Na Tabela 11 são apresentados os valores médios decendiais das variáveis

meteorológicas registradas na estação meteorológica da barragem São Bento. De

maneira geral os dados observados estão próximos às médias históricas

registradas na Estação meteorológica de Urussanga (Back, 1997; Back, 1999 e

Dufloth et al., 2005) com exceção do período entre 21 e 30 de novembro onde

foram registrados valores mais altos que os normais de temperatura e insolação.

Tabela 11. Valores médios decendiais das variáveis meteorológicas registradas na

Estação meteorológica automática da barragem do São Bento.

Temperatura (°C)

Período

máxima

mínima

Umidade

relativa

(%)

Insolação

(h)

Velocidade

do vento

(m/s)

Radiação

solar

(MJ/m

/dia)

01-10/out 22,4

15,0

82,8

4,7

2,7

16,0

11-20/out 24,1

15,3

81,3

8,9

2,2

24,4

21-31/out 23,4

15,9

81,9

7,3

2,4

22,2

01-10/nov 22,1

14,1

81,6

4,0

2,3

16,9

11-20/nov 27,6

17,0

79,3

6,6

2,4

21,9

21-30/nov 33,8

20,4

61,0

10,1

2,9

28,5

01-10/dez 27,2

16,0

72,7

6,0

2,8

22,2

11/20/dez 27,2

17,7

75,0

5,7

2,4

21,7

21-31/dez 28,1

17,8

76,8

5,0

2,6

20,4

01-10/jan 31,0

19,8

76,2

5,0

2,5

18,4

11-20/jan 31,3

20,6

77,2

4,1

2,4

16,8

21-31/jan 28,7

20,5

82,6

5,4

2,1

18,7

01-10/fev 28,9

19,8

81,5

4,4

2,2

17,5

11-20/fev 27,4

19,9

84,4

8,0

2,1

23,4

21-28/fev 29,2

19,4

75,0

6,8

2,8

20,8

01-10/mar 30,8

20,2

74,9

4,9

2,4

16,6

11-20/mar 31,8

19,9

75,9

4,9

2,1

15,9

21-31/mar 26,5

18,7

80,5

7,0

2,5

17,9

4.3 Evapotranspiração.

Na Tabela 12 encontram-se os valores acumulados por decêndios de

evapotranspiração medidos nos tanques de arroz e a precipitação pluviométrica

registrada. A evapotranspiração total medida nos tanques variou entre 833,7 e

927,4 mm, com um valor médio de 883,1 mm. Essa variação entre os tanques pode

ser atribuída, em parte, a diferenças na densidade de plantas entre os oito tanques.

Também, observa-se a tendência crescente dos valores de evapotranspiração do

plantio até o primeiro decêndio de janeiro, diminuindo para os demais períodos.

Essa variação temporal em parte é devido às condições meteorológicas e também

pelo desenvolvimento da planta. O maior pico de consumo de água foi registrado no

primeiro decêndio de janeiro, com valores médios de 96,2 mm, o que corresponde a

uma média diária de 9,6 mm. Destaca-se também no período de 21 a 30 de

novembro um alto consumo de água, com valores médios de 77,1 mm.

Confrontando com os dados da Tabela 11 observa-se que neste período foram

registrados os maiores valores de temperatura do ar, velocidade do vento,

insolação e radiação solar e menor valor de umidade relativo do ar, implicando em

grande demanda evapotranspirativa. Também neste período foi registrado o menor

valor de precipitação tendo sido o período com grande demanda de água para

irrigação.

Tabela 12. Evapotranspiração medida nos tanques (mm) e da precipitação

registrada na área do experimento (mm) por decêndio.

Tanques

Período

1 2 3 4 5 6 7 8

dia

Precipi

tação

11-20/out 25,5

25,5

48,0

21-31/out 24,8

21,8

24,8

21,8

19,8

23,8

18,8

20,5

22,0

85,5

01-10/nov 30,1

31,1

37,1

33,1

27,1

31,4

29,1

28,1

30,9

79,1

11-20/nov 42,2

44,2

52,2

40,2

44,2

39,3

47,2

43,2

44,1

61,9

21-30/nov 81,3

77,3

79,3

69,3

79,3

69,3

85,3

75,3

77,1

11,3

01-10/dez 58,2

70,2

72,1

65,4

66,3

64,2

69,3

70,3

67,0

67,2

11/20/dez 70,1

64,1

72,1

64,1

69,1

68,1

66,1

62,1

67,0

60,1

21-31/dez 73,7

73,7

81,7

64,7

76,7

79,7

81,7

78,7

76,3

59,7

01-10/jan 96,4

92,4

93,4

90,4

98,4

101,4

94,4

102,8

96,2

54,4

11-20/jan 90,2

71,2

87,2

73,2

93,2

96,2

68,8

78,0

82,3

136,0

21-31/jan 76,9

77,9

95,9

92,9

74,9

83,9

79,9

68,8

81,4

49,5

01-10/fev 61,4

61,4

62,4

61,4

59,4

56,4

60,7

146,4

11-20/fev 63,8

53,8

52,8

51,8

57,8

62,8

58,8

54,8

57,1

95,8

21-28/fev 57,4

59,4

55,4

49,4

52,4

62,2

63,4

62,4

57,8

17,5

01-10/mar

39,5

41,5

36,5

30,5

36,5

40,5

36,5

42,5

38,0

19,0

Total 891,5

865,5

927,4

833,7

883,6

909,7

884,2

869,4

883,1

943,4

Para o ciclo de 140 dias o valor médio da evapotranspiração foi de 6,3

mm/dia, concordando com os valores de 4 a 7mm citados por Tsutsui (1972) e De

Datta et al. (1975).

Também chama atenção o fato de que na maioria dos períodos, os valores

da precipitação superam a demanda, indicando que o manejo da água da chuva é

fundamental para a economia da irrigação. Durante o experimento, os tanques

foram irrigados com 156 mm (distribuídos em três períodos) que somados com os

50 mm iniciais totalizam 206 mm de irrigação, o que corresponde a 23,3% da

demanda total. Em cinco períodos foi necessário retirar o excesso de água

totalizando 231,3 mm de drenagem, determinando a precipitação efetiva de

712,1 mm.

4.4 Coeficiente de cultura (kc)

Na Tabela 13 encontram-se os valores de evapotranspiração média do arroz

(ETc) e os valores de evapotranspiração de referência estimado pelo método de

Penman-Monteith (ETo

) e pelo método do Tanque Classe A (ETo

ECA

). Da

relação desses valores foram calculados os valores de Kc (Tabela 13).

Tabela 13. Valores de Evapotranspiração de referência, calculada pelo método de

Penman-Monteith (ETo

) e pelo método do Tanque Classe A (ETo

ECA

Período

ETc

ETo

ECA

11-20/out 25,5

30,7

37,9

0,83

0,67

21-31/out 22,0

27,8

17,7

0,79

1,25

01-10/nov 30,9

30,2

32,4

1,02

0,95

11-20/nov 44,1

40,9

32,2

1,08

1,37

21-30/nov 77,1

60,7

49,2

1,27

1,56

01-10/dez 67,0

42,4

44,9

1,58

1,49

11/20/dez 67,0

42,1

35,8

1,59

1,87

21-31/dez 76,3

44,0

46,9

1,74

1,63

01-10/jan 96,2

52,1

48,0

1,85

2,01

11-20/jan 82,3

44,3

57,2

1,86

1,44

21-31/jan 81,4

42,7

42,2

1,91

1,93

01-10/fev 60,7

33,4

44,0

1,82

1,38

11-20/fev 57,1

31,9

27,4

1,79

2,08

21-28/fev 57,8

34,0

29,2

1,70

1,98

01-10/mar 38,0

23,1

18,9

1,64

2,01

Total 883,1

580,2

563,8

1,52

1,57

Observa-se uma acentuada oscilação nos valores de Kc calculados tendo o

método do tanque classe A como referência, enquanto que nos valores de Kc

calculados tendo o método de Penman-Monteith como referência, mostram uma

curva crescente atingindo valores máximos de 1,91 diminuído para 1,64 no final do

período estudado, com média de 1,52 para o ciclo da cultura (Figura 14). O tanque

classe A embora muito utilizado como método para estimativa da

evapotranspiração, quando não manejado adequadamente apresenta erros

significativos. Sendo o método de Penman-Monteith reconhecido como o melhor

método de estimativa da evapotranspiração, no balanço hídrico, serão tomados

como base os valores de Kc tendo como referência, os valores de

evapotranspiração pelo método de Penman-Monteith.

Os valores de Kc obtidos (Tabela 13) são superiores aos citados por

Doorembos e Kassan (1979), Toomar e O´Toole (1980), Pereira (1989) e Tyagi et

al. (2000) e próximos aos valores apresentados por Fietz (1987) e Shah e Edling

(2000) que também utilizaram o método de Penman-Monteith com referencia.

Marcolin e Macedo (2001a) em experimento com lisimetros semelhantes ao deste

trabalho obtiveram valores de Kc variando entre 1,2 a 3,6 com média de 2,4 para

evapotranspiração de 849,5 mm. Louzada (2004) utilizou os valores de Marcolin e

Macedo (2001) para simulação do balanço hídrico em lavouras de arroz irrigado,

obtendo consumo de água superiores aos obtidos neste trabalho. Essas diferenças

nos valores de Kc se devem em parte as diferenças no método de estimativa da

evapotranspiração de referência e no manejo adotado. Alguns trabalhos com arroz

consideram a irrigação pro aspersão e o plantio é realizado em linha com menor

densidade de plantas. No sistema de plantio pré-germinado com semeadura a

lanço é utilizada uma grande densidade de plantas, o que aumenta a

evapotranspiração. Comparando as curvas de Kc(Figura 14) com a de IAF (Figura

15) observa-se forte correlação (R = 0,94) entre esses dois índices podendo-se

inferir que os valores mais altos de Kc obtidos neste trabalho se devem a alta

densidade de plantas. Tyagi et al. (2000) também mostram que os maiores valores

de Kc são obtidos com os maiores valores de IAF. Com estes resultados de Kc

obtidos pode-se afirmar que a utilização dos valores de kc recomendados por

Dooremobs e Kassan (1977), de grande aceitação na área de engenharia de

irrigação pode subestimar as necessidades de irrigação.

4.5 Índice de área foliar (IAF)

Na Figura 15 estão representados os índices de área foliar. Observa-se que

o índice de área foliar tem um forte incremento atingindo 50 dias após o plantio,

valores de IAF próximos de acima de 10 atingindo valor 12, 80 dias após o plantio,

reduzindo para valores em torno de 10, próximo a maturação. Observa-se que a

partir dos 50 dias o valor se manteve entre 10 e 12 devido ao fato de não aumentar

o número de folhas. Segundo Zanini Neto (2002) o índice de área foliar aumenta

com o crescimento da planta alcançando o máximo por ocasião da emissão da

panícula, apresentando neste momento as suas cinco maiores folhas. Após a

panícula já exteriorizada o índice de área foliar diminui enquanto as folhas inferiores

morrem. O incremento do IAF se deve pelo aumento do número de afilhos e pelo

aumento do número e comprimento das folhas. Segundo Paranhos (1989), na

cultura do arroz o tamanho da folha é que mais contribui para o IAF dos cultivares

tradicionais, e o número de afilhos é o fator mais importante para cultivares do

grupo moderno. Neste trabalho não se verificou redução muito grande do IAF pelo

fato de não ter sido realizado amostragem após a drenagem da área.

Segundo Ferraz (1983), o IAF crítico é o valor além do qual a taxa de

crescimento de uma cultura não mais aumenta. As espécies com folhas eretas têm

IAF crítico bem mais alto que espécies decumbentes. Poucas informações são

encontradas na literatura a respeito de valores de IAF para o arroz. Segundo

Ferraz, um valor ótimo de IAF para o arroz é de 4,0 a 7,0, podendo este valor estar

subestimado , uma vez que no arroz as bainhas foliares não são consideradas no

cálculo do IAF, como se faz com milho, trigo e cevada.

Kc = -0,0001x

+ 0,0257x + 0,6916

= 0,981

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Dias após a semeadura

K c

Figura 14. Modêlo da variação do Coeficiente de cultura (Kc).

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Dias após a semeadura

IAF

Figura 15. Modêlo da variação do Índice de Área Foliar,válido a partir do 20º dia.

IAF = -0,0018X² + 0,357X -5,46

R² = 0,874

100

120

140

160

01-10/out

11-20/out

21-31/out

01-10/nov

11-20/nov

21-30/nov

01-10/dez

11/20/dez

21-31/dez

01-10/jan

11-20/jan

21-31/jan

01-10/fev

11-20/fev

21-28/fev

01-10/mar

(mm)

ETo

Precipitação

Figura 16. Variação da precipitação e evapotranspiração de referência.

Os valores de IAF encontrados são superiores aos valores encontrados por

Paranhos (1989), que encontrou valores máximos de 4,24 em experimento com

arroz cultivado em linhas espaças de 20 cm com densidade de 250 plantas/m².

Tyagi et al. (2000) em experimento em lisimetros com plantas de arroz espaças de

20 cm entre linhas 1 15 cm entre plantas obtiveram IAF máximo de 3,86. Alfonsie et

al. (1979) também trabalhando com plantio em linhas encontrou valores de IAf de

8,26 e 10,8, para as cultivares IAC-1246 e IR-665, respectivamente.

4.6 Balanço Hídrico e necessidade de irrigação

Nas Tabelas 14 e 15 são apresentados os valores médios do balanço

hídrico por fase de desenvolvimento da cultura do arroz nas diferentes simulações

realizadas. Na Tabela 16 consta o consumo total de água e a contribuição dos

diversos componentes do consumo.

Para o plantio em 15 de novembro, que é o inicio da época de plantio

recomendada na região, a evapotranspiração média é de 891,7mm e a precipitação

média no período é de 793,8 mm.

As perdas por percolação dependem do tipo de solo e do preparo do solo.

No sistema de preparo do solo com a formação de lama, procura-se eliminar estas

perdas. Eberhardt e Bacha (2002) descrevem a seqüência de praticas de preparo

do solo realizadas no sistema pré-germinado. Outro fator que diminui as perdas por

percolação é o fato de muitas áreas estarem em locais planos e com o lençol

freático muito próximo á superfície, o que diminui o gradiente do potencial

hidráulico. Em áreas dos solos de textura mais arenosa, ou nos primeiros anos da

implantação de uma lavoura de arroz pré-germinado as perdas por percolação

podem ser expressivas. Nas simulações realizadas com 160 dias de inundação as

perdas por percolação foram de 0; 240; 480; 720 e 960 mm para taxas de

percolação adotadas de 0; 1,5; 3,0; 4,5; e 6,0 mm/dia, respectivamente.

Tabela 14. Resultados do balanço hídrico para plantio em 15/10

Componente P solo Vegetativo Reprodutivo Maturação Total

Duração (dias) 20

160

Precipitação (mm) 81,1

384,9

198,5

129,3

793,8

ET (mm) 49,7

484,2

232,2

125,6

891,7

Taxa de percolação 0,0 mm/dia

Escoamento (mm) 33,8

116,9

39,6

32,1

222,3

Drenagem (mm) 0,0

160,9

0,0

154,3

315,2

Prec efetiva (mm) 47,3

268,1

158,9

97,2

571,5

Irrigação (mm) 173,6

358,6

72,7

30,5

635,4

Vazão (L/s/ha) 1,005

0,472

0,263

0,177

0,460

Taxa de percolação 1,5 mm/dia

Escoamento (mm) 23,9

104,0

34,2

29,5

191,6

Drenagem (mm) 0,0

144,8

0,0

147,5

292,3

Prec efetiva (mm) 57,3

280,9

164,2

99,8

602,2

Irrigação (mm) 187,3

470,6

115,0

48,8

821,8

Vazão (L/s/ha) 1,084

0,619

0,416

0,282

0,594

Taxa de percolação 3,0 mm/dia

Escoamento (mm) 14,8

92,6

30,2

28,3

165,9

Drenagem (mm) 0,0

123,5

0,0

147,1

269,6

Prec efetiva (mm) 66,3

292,4

168,2

101,0

628,0

Irrigação (mm) 194,9

575,3

163,1

80,1

Tabela 15. Resultados do balanço hídrico para plantio em 15/11.

Componente P solo Vegetativo Reprodutivo Maturação Total

Duração (dias) 20

160

Precipitação (mm) 80,6

444,2

197,6

92,7

815,1

ET (mm) 62,3

491,9

213,7

103,9

871,8

Taxa de percolação 0,0 mm/dia

Escoamento (mm) 30,6

144,5

48,7

25,9

249,6

Drenagem (mm) 0,0

149,0

0,0

150,9

300,0

Prec efetiva (mm) 50,1

299,7

148,9

66,8

565,5

Irrigação (mm) 174,2

340,2

59,7

32,1

606,2

Vazão (L/s/ha) 1,008

0,447

0,216

0,186

0,439

Taxa de percolação 1,5 mm/dia

Escoamento (mm) 23,6

116,7

36,2

19,7

196,2

Drenagem (mm) 0,0

138,8

0,0

149,7

288,5

Prec efetiva (mm) 57,0

327,5

161,4

73,0

618,9

Irrigação (mm) 200,4

419,0

107,2

54,7

781,3

Vazão (L/s/ha) 1,160

0,551

0,388

0,316

0,565

Taxa de percolação 3,0 mm/dia

Escoamento (mm) 17,1

106,8

35,0

21,4

180,3

Drenagem (mm) 0,0

109,2

0,0

144,1

253,4

Prec efetiva (mm) 63,5

337,4

162,6

71,3

634,8

Irrigação (mm) 201,7

535,4

145,9

87,3

970,3

Vazão (L/s/ha) 1,167

0,704

0,528

0,505

0,702

Taxa de percolação 4,5 mm/dia

Escoamento (mm) 13,8

92,7

27,9

19,4

153,8

Drenagem (mm) 0,0

86,4

0,0

139,8

226,2

Prec efetiva (mm) 66,8

351,4

169,8

73,3

661,3

Irrigação (mm) 206,3

651,6

192,8

106,0

1156,7

Vazão (L/s/ha) 1,194

0,857

0,697

0,614

0,837

Taxa de percolação 6,0 mm/dia

Escoamento (mm) 10,9

82,1

29,0

18,6

140,5

Drenagem (mm) 0,0

67,3

0,0

135,2

202,4

Prec efetiva (mm) 69,7

362,1

168,7

74,2

674,6

Irrigação (mm) 207,4

781,3

238,0

132,9

1359,5

Vazão (L/s/ha) 1,200

1,028

0,861

0,769

0,983

Tabela 16. Consumo de água total e por componente do consumo.

Taxa de percolação (mm/dia)

Componente do consumo

0,0

1,5

3,0

4,5

6,0

Plantio em 15/10

Total (mm) 1206,9

1424,0

1641,3

1851,3

2063,0

Evapotranspiração(%) 73,9

62,6

54,3

48,2

43,2

Drenagem (%) 26,1

20,5

16,4

12,9

10,2

Percolação profunda (%) 0,0

16,9

29,2

38,9

46,5

Plantio em 15/11

Total (mm) 1171,7

1400,2

1605,1

1818,0

2034,1

Evapotranspiração(%) 74,4

62,3

54,3

48,0

42,9

Drenagem (%) 25,6

20,6

15,8

12,4

9,9

Percolação profunda (%) 0,0

17,1

29,9

39,6

47,2

O consumo total de água é dado pela soma dos componentes de irrigação e

precipitação efetiva, totalizando 1.206,9 mm nos solos sem perdas por percolação o

consumo total é de 1206,9mm. Desse total 74% é perdido por evapotranspiração, e

26% (222,3 mm) perdidos por drenagem.

As perdas por percolação em solos com taxas diárias de 1,5 mm

representam em torno e 17% do consumo total de água, podendo atingir 46,5% do

consumo em solos com taxa de percolação de 6,0 mm/dia. Estes dados ressaltam a

importância do gerenciamento ambiental de forma a permitir a irrigação em solos

apropriados. Algumas medidas podem ser adotadas para diminuir as perdas por

percolação, como adoção de cultivares de ciclo curto, adoção de menor altura da

lâmina de água e o preparo adequado do solo.

O escoamento superficial ser refere à chuva que excede a capacidade

máxima de armazenamento de água na quadra. Esses resultados reforçam as

recomendações de Machado (2003) para construção de taipas mais altas e que

permitam o armazenamento acima da lâmina projetada para irrigação, constitui-se

em alternativa para aumentar o armazenamento de água da chuva.

A drenagem da quadra é pratica adotada por alguns produtores que vem

sendo cada vez menor utilizada. Na simulação realizada a retirada da água

(drenagem) foi feita em dois momentos, sendo o primeiro logo após o plantio para a

fixação de raízes em que o valor médio foi de 160,9 mm (para solos sem perdas por

percolação) e no final do ciclo (154,3 mm) a drenagem é realizada para melhorar as

condições do solo facilitando a colheita. Nesta situação a drenagem corresponde a

25,3% do consumo de água. Essa drenagem é considerada como perda de água

na lavoura, porém considerando toda a área irrigada, a água drenada em uma

propriedade pode ser utilizada na irrigação de outras áreas. Esta observação

também é importante no gerenciamento dos recursos ambientais, pois se observa

que em alguns projetos coletivos de irrigação os canais de irrigação e drenagem

são projetados para realizar o maior aproveitamento possível de água de irrigação,

introduzindo o conceito de sistema fechado, em que toda água derivada de um

canal só pode ser drenada para o mesmo sistema. Esta prática traduz-se em

economia de água e redução da irrigação.

A precipitação efetiva é a parcela da precipitação que é retida na quadra e

seus valores dependem da taxa de percolação. Quanto maior a taxa de percolação

maior são os valores de precipitação efetiva, pois as lâminas de água tendem a ser

menores por ocasião das chuvas. Na simulação apresentada na Tabela 15 os

valores de precipitação efetiva variam de 571,5 a 673,9 mm, correspondendo a

percentuais de 47,4 a 32,7% da demanda de água.

A necessidade média de irrigação varia entre 635,4 mm a 1390,4 mm,

conforme a taxa de percolação. Analisando-se o dado de vazão, observa-se que os

maiores valores de vazão são necessários na fase de preparo do solo, com valores

variando de 1,005 a 1,158 L.s

-1

. Para os solos sem perdas por percolação a

vazão média é de 0,472 L.s

-1

na fase vegetativa, 0,263 na fase reprodutiva e

0,177 na fase de maturação, com média durante o ciclo da cultura de 0,46 Ls

-1

Observa-se que uma vez estabelecida a lamina de irrigação, as vazões necessárias

para a manutenção da lâmina são inferiores aos valores citados na literatura. Essa

variação na vazão também é uma informação importante para manejo dos recursos

hídricos, pois com um escalonamento do plantio pode-se evitar que a retirada de

água se concentre em um curto período, comprometendo as vazões e a qualidade

dos cursos de água.

Comparando-se os valores as simulações entre as duas datas de plantio

adotadas, observa-se que as diferenças nas médias no consumo de água são

inferiores a 3%, não havendo economia de água com relação à época de plantio.

Na Figura 17 estão representados os valores de probabilidade de irrigação

média para solos com diferentes taxas de percolação e plantio em 15/10.

Considerando os quantis de 10% de probabilidade obtêm-se as vazões de 0,32;

0,47; 0,59; 0,73 e 0,85 L/s/ha, respectivamente para os solos com taxa de

percolação de 0,0; 1,5; 3,0; 4,5; e 6,0 mm/dia. Isso significa que em 10% dos anos

a necessidade de irrigação varia de 0,32 L/s/ha para solos sem percolação

profunda até 0,85 L/s/ha para solo com percolação de 6,0 mm/dia. Para os quantis

de 50% (que corresponde à mediana) tem-se os valores de vazão de 0,47; 0,60;

0,72; 0,88 e 1,02 L/s/ha. Considerando os valores superiores de quantis 90% as

vazões variam de 0,58; 0,71; 0,85; 0,89 e 1,16 L/s/ha. Esses valores podem ser

utilizados nos projetos de irrigação admitindo garantia de atendimento em 90% dos

anos. Na Figura 18 estão os valores de vazão para o plantio em 15/11, onde se

observa que o comportamento é semelhante às do plantio em 15/10.

Nas Figuras 18 a 23 estão representadas as probabilidades de ocorrências

dos componentes do balanço hídrico para os solos com diferentes taxas de

percolação. Como os resultados mostram não haver diferenças entre as datas de

plantio serão apresentados somente os dados para a data de plantio em 15 de

outubro.

A precipitação total durante o ciclo da cultura varia entre 400 a 1560 mm,

sendo em 77% dos casos, a precipitação é menor que a evapotranspiração, o que

demonstra a importância da irrigação. Para solos sem perdas por percolação a

curvas de precipitação efetiva e irrigação estão próximas mostrando a equivalência

das duas fontes de água usada na cultura. À medida que aumentam as perdas por

percolação aumenta a necessidade de irrigação.

Os resultados dessas figuras podem ser utilizados no gerenciamento de

recursos hídricos. Tomando-se por base o valor de 800 mm de irrigação observa-se

que esse valor atende a demanda 90% dos casos em solos sem perdas por

percolação, caindo para 40% em solos com percolação de 1,5 mm/dia, 6% nos

solos com percolação de 3,0 mm/dia.

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

Probabilidade

Vazão (l/s/ha)

DP = 0 mm/dia DP = 1,5 mm/dia DP = 3,0 mm/dia

DP = 4,5 mm/dia DP = 6,0 mm/dia

Figura 17. Probabilidade de vazões para plantio 15/10.

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

Probabilidade

Vazão (l/s/ha)

DP = 0 mm/dia DP = 1,5 mm/dia DP = 3,0 mm/dia

DP = 4,5 mm/dia DP = 6,0 mm/dia

Figura 18. Probabilidade de vazões para plantio 15/11.

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

probabilidade

Precipitação Irrigação

Precipitação efetiva Drenagem

Escoamento Evapotranspiração

Consumo

Figura 19. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 0,0mm/dia.

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

probabilidade

Precipitação Irrigação

Precipitação efetiva Drenagem

Escoamento Evapotranspiração

Consumo

Figura 20. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 1,5 mm/dia.

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

probabilidade

Precipitação Irrigação

Precipitação efetiva Drenagem

Escoamento Evapotranspiração

Consumo

Figura 22. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 4,5 mm/dia.

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

probabilidade

Precipitação Irrigação

Precipitação efetiva Drenagem

Escoamento Evapotranspiração

Consumo

Figura 23. Probabilidade dos componentes do balanço hídrico na cultura do arroz

irrigado para percolação de 6,0mm/dia.

5 CONCLUSÕES

Com base nos resultados desta pesquisa podem-se obter as seguintes

conclusões:

• A evapotranspiração medida durante o ciclo de 140 dias foi de 883

mm, correspondendo à média de 6,3mm/dia. No mesmo período, a

precipitação foi de 943 mm, sendo 712 mm (77%) considerado como

precipitação efetiva;

• O coeficiente de cultura (Kc) variou de 0,83 a partir da semeadura,

atingindo valor máximo de 1,91 na fase reprodutiva, diminuindo para 1,64 no

final do ciclo, com valor médio de 1,52 para o ciclo da cultura;

• O índice de área foliar (IAF) apresentou forte correlação (R=0,94)

com o coeficiente da cultura(kc), atingindo valores máximos em torno de 12

(fase reprodutiva) diminuindo para 10 com a senescência das folhas, ao final

do ciclo;

• Na simulação do balanço hídrico, o consumo total de água, dado

pela soma dos componentes irrigação e precipitação efetiva, nos solos sem

perdas por percolação foi de 1207 mm. Desse total 74% é perdido por

evapotranspiração, e 26% é perdido por drenagem.

• Os maiores valores de vazão são necessários na fase de preparo do

solo, com valores variando de 1,005 a 1,158 L.s

-1

. Para os solos sem

perdas por percolação a vazão média é de 0,472 L.s

-1

na fase

vegetativa, 0,263 na fase reprodutiva e 0,177 na fase de maturação, com

média durante o ciclo da cultura de 0,46 L.s

-1

• Nas simulações realizadas obteve-se valores de precipitação efetiva

de 571 a 674 mm, correspondendo de 47,4% a 32,7% da demanda de água.

• Na série histórica de 64 anos, a precipitação acumulada durante o

ciclo da cultura variou entre 400 a 1560 mm, sendo em 77% dos anos a

precipitação foi menor que a evapotranspiração, o que demonstra a

importância da irrigação suplementar.

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