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AGROMETEOROLOGIA 
E CLIMATOLOGIA
Elizabeth Carnevskis
Cálculo do balanço hídrico
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Elaborar o balanço hídrico de cultivos.
  Desenvolver o balanço hídrico para controle da irrigação.
  Construir o roteiro para monitoramento da irrigação.
Introdução
Neste capítulo, você vai aprofundar seus conhecimentos em relação ao 
balanço hídrico, conhecendo o balanço de cultivos e o balanço de con-
trole da irrigação. Além de conhecê-los melhor, verá a utilidade de cada 
um e como calculá-los, recebendo um roteiro para sua realização. Você 
também vai perceber que, no lugar da evapotranspiração de referência 
(ETo), utilizará a evapotranspiração de cultura (ETc), o que mostra mais 
um uso do coeficiente de cultura (Kc).
Elaboração do balanço hídrico de cultivos
O balanço hídrico específi co de uma cultura visa calcular o armazenamento 
de água no solo levando-se em conta tanto o tipo de vegetação como sua fase 
de crescimento e desenvolvimento. Nessa situação, a planta nem sempre cobre 
totalmente o terreno, e sua área foliar (superfície transpirante) varia com a 
idade (dias após o plantio ou emergência). Nessa condição, quando não há 
défi cit hídrico, a evapotranspiração difere de referência, sendo denominada de 
evapotranspiração máxima de cultura, ou, simplesmente, ETc. Desse modo, 
essa evapotranspiração será considerada no balanço hídrico da cultura. Pela 
difi culdade de se medir a ETc, é mais fácil calculá-la em função da ETo 
(PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007). Fórmula (1):
ETc = Kc * ETo
Em que:
ETc: evapotranspiração de cultura, em mm/dia.
Kc: coeficiente de cultura, que depende da altura da planta, da espécie, da 
cobertura do solo, entre outros fatores, adimensional.
ETo: evapotranspiração de referência, em mm/dia. 
Logo, a estimativa de ETc dependente de um coeficiente de ajuste (Kc), 
denominado coeficiente de cultura. Este, por sua vez, é função do índice de 
área foliar (IAF) da cultura, que varia com o seu crescimento e desenvolvi-
mento. No Quadro 1, há os valores de Kc por decêndios de algumas culturas.
Conhecendo-se ETc e CAD, pode-se fazer o balanço hídrico de cultivo 
seguindo-se o mesmo procedimento do balanço hídrico climatológico sequen-
cial, podendo ser feito nas diferentes escalas de tempo (mensal, quinzenal, 
decendial, quinquidial ou diária). É importante notar que, no caso de período 
quinzenal, as quinzenas podem ter 13 ou 14 dias, em fevereiro, e 15 ou 16 dias, 
nos outros meses. No caso de decêndios, fevereiro pode ter 8 ou 9 dias, e, nos 
demais meses, 10 ou 11 dias (PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007).
Além do que já foi visto, você terá de acrescentar mais uma coluna de 
cálculo. Nela, contará os valores da relação expressa na Fórmula (2):
ETr / ETc
Sendo esta uma fórmula alternativa para se identificar o déficit hídrico:
  Se ETr/ETc < 1: com déficit hídrico
  Se ETr/ETc > 1: sem déficit hídrico
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5Cálculo do balanço hídrico
Balanço hídrico para controle da irrigação
A irrigação é uma operação agrícola para atendimento das necessidades de 
água das culturas, sendo fundamental nos sistemas de produção de regiões 
com ocorrência de secas regulares. Nesse caso, é uma operação fundamental, 
tão importante quanto a fertilização, o controle de pragas e doenças, e os tratos 
culturais. Com a irrigação, obtém-se um importante grau de estabilidade para 
a produção de alimentos, visto que as adversidades hídricas são minimizadas 
(PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007).
A possibilidade de se estimar corretamente a evapotranspiração e, assim, 
determinar a quantidade de água a ser colocada no solo é de considerávelimportância para o monitoramento das irrigações, pois tanto subirrigações 
como irrigações excessivas resultam em baixas produções. As irrigações 
excessivas gastam combustível ou eletricidade, diminuem a qualidade do 
solo, causam lixiviação de nutrientes essenciais às plantas e podem reduzir a 
produtividade. Além disso, o custo cada vez maior de energia de bombeamento 
e a limitação dos recursos hídricos têm levado à busca de alternativas que 
racionalizem o manejo da água, visando à redução nos custos da irrigação 
(PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007).
O balanço hídrico para controle de irrigação é uma adaptação do balanço 
hídrico climatológico sequencial, visando facilitar sua aplicação em condições 
de campo, sem necessidade de recursos computacionais sofisticados, medindo-
-se apenas a chuva e os elementos meteorológicos exigidos no método escolhido 
para estimar a ETo. Aplica-se principalmente para irrigação não localizada 
(PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007).
Antes de se iniciar um projeto de irrigação, é preciso que se conheçam 
alguns aspectos fundamentais, como os que seguem.
Fenologia da cultura
A necessidade hídrica de uma cultura varia de acordo com suas fases feno-
lógicas, que podem ser relacionadas basicamente ao Kc. Culturas perenes 
muitas vezes necessitam de um período de repouso vegetativo durante o ano, 
em geral no inverno. Obviamente, nesse período de repouso, a cultura não 
necessitará de irrigação. Uma cultura anual quase sempre não necessita de 
irrigações na fase de maturação.
Cálculo do balanço hídrico6
Demanda hídrica da cultura
Além das fases fenológicas, a demanda ou necessidade hídrica de uma cultura 
varia de acordo com as condições meteorológicas, principalmente a radiação 
líquida disponível e a demanda atmosférica. A ETc pode ser convenientemente 
estimada em função da ETo.
Características físicas do perfil do solo
Essas características são necessárias para se determinar o volume de água 
disponível às raízes. Se o solo for profundo, sem impedimento à infi ltração da 
água e ao desenvolvimento natural das raízes, a quantidade de água de uma 
aplicação poderá ser maior, pois esse solo desempenhará bem suas funções 
de armazenador de água. Se, no entanto, o solo for raso ou com impedimento 
físico ou químico (toxicidade), numa certa profundidade, a quantidade de água 
armazenada será menor, condicionando regas menores e mais frequentes para 
atender melhor à demanda atmosférica.
Roteiro para monitoramento da irrigação
O monitoramento da necessidade de irrigação por balanço hídrico climatológico 
exige que se predetermine a dotação de rega (DR) ou lâmina de irrigação, que 
corresponde à quantidade de água a ser aplicada em cada irrigação, expressa em 
mm ou em L/planta. A dotação de rega pode ser fi xa, isto é, sempre se utiliza 
o mesmo valor em cada irrigação, ou variável. No primeiro caso, a lâmina de 
irrigação é pré-fi xada (DR Fixa), variando entre um valor mínimo da água 
facilmente disponível (0,25 AFD) e um máximo (0,50 AFD). No segundo 
caso, a lâmina de irrigação é variável (DR variável), buscando sempre elevar 
o armazenamento de água no solo à capacidade de campo. Portanto, o que 
diferencia os dois critérios é o modo de cálculo do volume de água a ser aplicado 
no momento da irrigação (PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007). 
A seguir, veremos o passo a passo e os dados necessários para a realização 
do balanço hídrico para manejo de irrigação.
Passo 1: determinação da CAD
A capacidade de água disponível no solo (CAD, em mm) deve ser determinada 
de acordo com as propriedades físico-hídricas do solo (CC%, capacidade de 
7Cálculo do balanço hídrico
campo; PMP%, ponto de murcha permanente; e D, densidade do volume de 
solo) e com a profundidade efetiva (Z) do sistema radicular das plantas sob 
cultivo, isto é:
Fórmula (3):
CAD = 0,01 * (CC% – PMP%) * D * Z
E a constante 0,01 transforma os valores de porcentagem em fracionários.
Como profundidade efetiva entende-se aquela em que se concentra cerca 
de 80% das raízes, expressa em mm, visto que os demais termos da equação 
não têm unidade. Essa profundidade depende não só do tipo de solo, mas 
também da cultura, do regime hídrico e nutricional a que o solo está submetido. 
Alguns valores de profundidade efetiva do sistema radicular são apresentados 
no Quadro 2.
 Fonte: Adaptado de Alfonsi e outros autores (1990, apud PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007, p. 103). 
Cultivo Profundidade efetiva 
das raízes (mm)
Hortaliças 100 a 200
Arroz, batata e feijão 200 a 300
Trigo 300 a 400
Milho e soja 400 a 500
Amendoim 500 a 600
 Quadro 2. Valores médios de profundidade efetiva do sistema radicular (Z) de alguns 
cultivos no Estado de São Paulo 
No caso de culturas perenes como cafeeiro, cana-de-açúcar, citros e outras 
frutíferas, pode-se adotar Z entre 700 e 1000 mm. Para essências florestais, 
pode-se adotar Z entre 1500 e 2500 mm. As propriedades físico-hídricas 
dependem da textura e da estrutura do solo, e são bastante variáveis. Para 
os solos agrícolas do estado de São Paulo, tem-se a CAD por unidade de 
profundidade variando desde 50 até 200 mm/m de profundidade, sendo130 
mm/m um valor médio prático. Em razão dessas variações, o ideal é que o 
cálculo da CAD seja feito para as condições locais de solo e de cultura, inclu-
sive considerando-se a variação da profundidade do sistema radicular com o 
Cálculo do balanço hídrico8
estádio de crescimento da cultura. No caso de haver variação acentuada das 
propriedades físico-hídricas com a profundidade, deve-se calcular a CAD de 
cada camada de solo, sendo a CAD total da profundidade efetiva dada pelo 
somatório das CAD das camadas. Na impossibilidade de se terem dados locais, 
podem-se utilizar critérios aproximados (práticos), Doorenbos e Kassam (1994) 
recomendam a seguinte regra prática:
  Solo de textura pesada: 200 mm/m
  Solo de textura média: 140 mm/m
  Solo de textura grossa: 60 mm/m
Passo 2: determinação da água facilmente disponível
Quando se dispõe de sistema de irrigação, não se deve esperar até que as plantas 
mostrem sintomas externos da falta de água para irrigá-las. Se isso acontecer, 
a produção já estará afetada. Assim, deve-se iniciar a irrigação antes de as 
plantas atingirem esse ponto. Na prática, esse ponto representa uma fração 
(percentual p) da CAD, denominada de água facilmente disponível, ou seja, 
aquela que pode ser extraída do solo a partir do armazenamento máximo, 
sem que ocorra défi cit hídrico na cultura. O Quadro 3 apresenta a fração p 
para os grupos de cultura e ETc. A água facilmente disponível é representada 
pela Fórmula (4):
AFD = p CAD
Em que:
AFD: água facilmente disponível, em mm.
p: fração determinada experimentalmente, sendo função do tipo de cultura 
e do consumo máximo de água nos diferentes estádios fenológicos.
CAD: capacidade de água disponível no solo, em mm.
9Cálculo do balanço hídrico
 Fonte: Adaptado de Doorenbos e Kassam (1994, apud PEREIRA; ANGELOCCI; SENTELHAS, 2007, p. 108). 
Culturas Grupo ETc
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Cebola, pimentão 
e batata
1 0,50 0,43 0,35 0,30 0,25 0,23 0,20 0,20 0,18
Banana, repolho, 
uva, ervilha 
e tomate
2 0,68 0,58 0,48 0,40 0,35 0,33 0,28 0,25 0,23
Alfafa, 
feijão, citros, 
amendoim, 
girassol e trigo
3 0,80 0,70 0,60 0,50 0,45 0,43 0,38 0,35 0,30
Algodão, milho, 
sorgo, soja e 
cana-de-açúcar
4 0,88 0,80 0,70 0,60 0,55 0,50 0,45 0,43 0,40
 Quadro 3. Fração p para os grupos de cultura e ETc 
Assim, você terá valores diferentes de AFD durante o ciclo da cultura, o 
que dificulta o cálculo do balanço hídrico. Para fins práticos, normalmente, 
adota-se p = 0,35 para culturas dos grupos 1 e 2, e p = 0,50 para culturas dos 
grupos 3 e 4.
A adoção da fração p facilita o balanço hídrico, não havendo necessidade de se utilizar 
o negativo acumulado do balanço climatológico clássico porque, nesse intervalo de 
umidade armazenada, o processo de extração de água pelas raízes é praticamente 
linear, não sendo preciso utilizara função exponencial de cálculo de ARM, como no 
balanço hídrico climatológico.
Cálculo do balanço hídrico10
Passo 3: determinação da ETc
A ETc é determinada de acordo com a Fórmula (1).
Passo 4: precipitação
Precipitação (P) é o valor total observado das chuvas (mm), no período con-
siderado. É importante medi-la no local a ser irrigado, pois trata-se de um 
elemento meteorológico com muita variabilidade espacial e descontinuidade.
Passo 5: irrigação
Irrigação (I) signifi ca a lâmina de água a ser aplicada, sendo efetuada no início 
do período em questão, e sempre que a AFD no fi nal do período (AFDf) anterior 
tiver chegado próximo ao limite crítico, ou seja, AFD ≈ 0. A quantidade de 
água da irrigação depende do critério adotado (DR fi xa ou variável):
  Para DR fixa: lâmina de irrigação igual a um valor mínimo (0,25 AFD) 
ou máximo (0,50 AFD).
  Para DR variável: lâmina igual à diferença entre a AFD adotada (Fór-
mula 4) e a AFD do final do período anterior. 
Passo 6: água facilmente disponível inicial
A água facilmente disponível inicial (AFDi) é a AFD no início do período 
considerado.
  Quando não houver irrigação: AFDi do período = AFDf do período 
anterior.
  Quando houver irrigação com DR fixa: AFDi do período = I + AFDf 
do período anterior.
  Quando houver irrigação com DR variável: AFDi do período = AFDf 
do período anterior.
11Cálculo do balanço hídrico
Passo 7: água facilmente disponível final
A água facilmente disponível fi nal (AFDf) é a AFD no fi nal do período, 
resultante do seguinte balanço:
  Para DR fixa: AFDf = AFDi + (P - ETc).
  Para DR variável: AFDf = AFDi + (I + P - ETc).
Os Quadros 4 e 5 trazem exemplos de manejo de irrigação, um com a DR 
fixa e o outro com a DR variável.
 Fonte: Adaptado de Pereira, Angelocci e Sentelhas (2007, p. 109). 
Período ETo kc ETc P I AFDi AFDf
01–05/06 9,8 0,1 1,0 42,0 0,0 20,0 20,0
06–10/06 9,4 0,2 1,9 0,0 0,0 20,0 18,1
11–15/06 9,6 0,3 2,9 0,0 0,0 18,1 15,2
16–20/06 10,2 0,4 4,1 0,0 0,0 15,2 11,2
21–25/06 8,9 0,5 4,5 0,0 0,0 11,2 6,7
26–30/06 8,7 0,6 5,2 1,2 0,0 6,7 2,7
01–05/07 8,7 0,7 6,1 3,0 0,0 2,7 0,0
06–10/07 9,5 0,8 7,6 0,0 10,0 10,0 2,4
11–15/07 9,1 0,9 8,2 0,0 10,0 12,4 4,2
16–20/07 8,0 1,0 8,0 0,0 10,0 14,2 6,2
21–25/07 7,5 1,1 8,3 15,0 0,0 6,2 13,0
26–31/07 9,7 1,1 10,7 0,0 0,0 13,0 2,3
01–05/08 9,9 1,1 10,9 0,0 10,0 12,3 1,4
06–10/08 10,6 1,1 11,7 0,0 10,0 11,4 0,0
11–15/08 10,9 0,9 9,8 0,0 10,0 10,0 0,2
16–20/08 11,0 0,8 8,8 8,0 10,0 10,2 9,4
21–25/08 10,9 0,6 6,5 0,0 0,0 9,4 2,9
26–31/08 12,4 0,4 5,0 0,0 0,0 2,9 0,0
 Quadro 4. Exemplo de balanço hídrico para manejo de irrigação. Localidade: Votuporan-
ga (SP). Cultura: feijão (grupo 3, p = 0,5), CAD = 40 mm, AFD = 20 mm, DR = 10 mm. DR fixa 
Cálculo do balanço hídrico12
 Fonte: Adaptado de Pereira, Angelocci e Sentelhas (2007, p. 109). 
Período ETo kc ETc P
I+P-
ETc AFDi AFDf I
01–05/06 9,8 0,1 1,0 42,0 41,0 20,0 20,0 0,0
06–10/06 9,4 0,2 1,9 0,0 –1,9 20,0 18,1 0,0
11–15/06 9,6 0,3 2,9 0,0 –2,9 18,1 15,2 0,0
16–20/06 10,2 0,4 4,1 0,0 –4,1 15,2 11,2 0,0
21–25/06 8,9 0,5 4,5 0,0 –4,5 11,2 6,7 0,0
26–30/06 8,7 0,6 5,2 1,2 –4,0 6,7 2,7 0,0
01–05/07 8,7 0,7 6,1 3,0 –3,1 2,7 0,0 0,0
06–10/07 9,5 0,8 7,6 0,0 12,4 0,0 12,4 20,0
11–15/07 9,1 0,9 8,2 0,0 –8,2 12,4 4,2 0,0
16–20/07 8,0 1,0 8,0 0,0 7,8 4,2 12,0 15,8
21–25/07 7,5 1,1 8,3 15,0 6,8 12,0 18,8 0,0
26–31/07 9,7 1,1 10,7 0,0 –10,7 18,8 8,1 0,0
01–05/08 9,9 1,1 10,9 0,0 1,0 8,1 9,1 11,9
06–10/08 10,6 1,1 11,7 0,0 –0,8 9,1 8,3 10,9
11–15/08 10,9 0,9 9,8 0,0 1,9 8,3 10,2 11,7
16–20/08 11,0 0,8 8,8 8,0 –0,8 10,2 9,4 0,0
21–25/08 10,9 0,6 6,5 0,0 –6,5 9,4 2,9 0,0
26–31/08 12,4 0,4 5,0 0,0 –5,0 2,9 0,0 0,0
 Quadro 5. Exemplo de balanço hídrico para manejo de irrigação. Localidade: Votuporan-
ga (SP). Cultura: feijão (grupo 3, p = 0,5), CAD = 40 mm, AFD = 20 mm. DR variável 
13Cálculo do balanço hídrico
ALFONSI, R. R. et al. Métodos agrometeorológicos para o controle da irrigação. Campinas, 
SP: Instituto Agronômico, 1990. (Boletim Técnico, 133). 
DOORENBOS, J.; KASSAM, A. H. Efeito da água no rendimento das culturas. Campina 
Grande, PB: Universidade Federal da Paraíba, 1994. (Estudos da FAO, Irrigação e Dre-
nagem, 33).
PEREIRA, A. R.; ANGELOCCI, L. R.; SENTELHAS, P. C. Meteorologia agrícola. (Apostila de 
Meteorologia Agrícola - Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura Luiz 
de Queiroz, Departamento de Ciências Exatas). Piracicaba, SP, 2007. Disponível em: <ht-
tps://www.researchgate.net/profile/Paulo_Sentelhas/publication/285651687_Agrome-
teorologia_Fundamentos_e_aplicacoes_praticas/links/5806560c08aeb85ac85f46ee.
pdf >. Acesso em: 29 jan. 2019.
Cálculo do balanço hídrico14
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