IRRIGAÇÃO

Prévia do material em texto

IRRIGAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, 
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA
DISPONIBILIDADE DE ÁGUA NO SOLO
A frequência de irrigação para uma cultura, sob
determinado clima, depende da quantidade de água
que pode ser “armazenada” no solo, após uma
irrigação.
A água do solo não é estática, mas dinâmica,
movimentando-se em função do gradiente de
seu potencial entre dois pontos quaisquer no
solo.
Estado energético da água no solo
 A tendência espontânea e universal de toda matéria na
natureza é se mover do local com maior energia para o
local de menor energia, tendendo ao equilíbrio;
 A água no solo pode conter em diferentes formas e
quantidades:
 Energia Cinética: depende da massa e velocidade da
matéria (desconsiderada)
 Energia Potencial: depende da posição e das
condições internas da matéria. É fundamental para
determinar o estado e movimento da água no solo.
Estado energético da água no solo
A diferença de energia potencial da água entre dois pontos
faz com que a água se movimente:
A tendência da água na natureza é passar de um maior
estado energético para um menor estado energético,
buscando o equilíbrio.
É essa busca constante do equilíbrio energético que gera a
força motora responsável pelo ciclo da água na natureza.
 Internamente no solo (fluxo de água no solo);
 Do solo para a planta (absorção);
 Do solo para a atmosfera (evaporação);
 Da planta para a atmosfera (transpiração).
Potencial da água no solo
Onde:
ospmgT 
T
g
m
p
os
- potencial total da água no solo
- potencial gravitacional
- potencial matricial
- potencial de pressão
- potencial osmótico
Unidades de medida:
m, cm, kPa, Mpa 
Potencial Gravitacional
Quantidade de energia necessária para elevar uma unidade
de água a um ponto específico em relação ao plano de
referência;
É o incremento de energia potencial gravitacional que a
água adquire quando de seu deslocamento da posição 1 para
posição 2, contra ou a favor a força da gravidade.
Potencial Gravitacional
Potencial de Pressão
Quando a água apresentar pressão hidrostática (lâmina de
água) superior a pressão atmosférica, a sua pressão é
positiva, sendo chamada de potencial de pressão;
O potencial de pressão aparece em condições de solo
inundado, quando existe uma carga ou lâmina de água.
Potencial Osmótico
Quantidade de energia necessária para transportar uma
unidade de água pura do nível de referência até um ponto
onde a concentração de solutos na solução é diferente da
água pura;
Na água do solo estão dissolvidos minerais e substâncias
orgânicas que lhe conferem um estado energético diferente
da água pura;
Para fins de estudo da dinâmica da água do solo, visando
entender seu movimento e disponibilidade para as plantas, o
potencial osmótico não é considerado.
Potencial Osmótico
Potencial Matricial
 Representa a interação entre matriz do solo (granulometria,
estrutura e poros) e a água;
O potencial matricial descreve a contribuição das forças de
retenção da água no solo associadas com suas interfaces líquido-
ar e sólido-líquido (adesão, coesão, tensão superficial e
capilaridade);
 Para remover a água retida por estas forças é necessário energia,
sendo que a quantidade de energia necessária é crescente a
medida que o solo seca;
 Está relacionado diretamente com o conteúdo de água no solo, e
a tendência é a redução do potencial matricial a medida que o
solo seca.
Potencial Matricial
Como medir o potencial matricial ?
Leitura com tensiômetros
Leitura automática: Tensímetro
Como medir o potencial matricial ?
Como medir o potencial matricial ?
Como medir o potencial matricial ?
Como medir o potencial matricial ?
Panela de pressão de Richards
Como medir o potencial matricial ?
Panela de pressão de
Richards
Como medir o potencial matricial ?
CURVA DE RETENÇÃO DE ÁGUA NO SOLO
A água disponível representa a quantidade de
água que um solo pode reter entre a
“capacidade de campo” e o “Ponto de murcha
permanente”.
Curva de Retenção de Água no Solo
Obtenção da Curva de Retenção de Água no Solo
Obtenção da Curva de Retenção de Água no Solo
Dois processos explicam a retenção de água nos poros
Capilaridade: a água é retida nos microporos por forças de
adesão entre a água e as partículas.
Ex: A água sobe por capilaridade em solo argiloso seco (retém
mais água que solo arenoso).
 Adsorção: água higroscópica, de difícil absorção pelas plantas
(fortemente retida no sólidos do solo). É um filme ou película de
água presa às partículas.
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha 
Permanente
 A Capacidade de Campo (CC) é definida como a quantidade
de água que um solo pode reter após a ocorrência da drenagem
natural do perfil;
 O Ponto de Murcha Permanente (PMP) é definido pelo
conteúdo de água no solo quando ocorre o murchamento das
plantas em crescimento, mesmo que estas sejam colocadas em
um ambiente saturado com água.
Retenção de 
água no solo
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha 
Permanente
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha 
Permanente
1 bar = 100.000 Pascal = 0,1 MPa
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha 
Permanente
Solo em Ponto de 
Murcha Permanente
Solo Capacidade de 
Campo
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha Permanente
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha Permanente
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha Permanente
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha Permanente
Capacidade de Campo e Ponto de Murcha Permanente
Disponibilidade de água às plantas
 A Água Disponível (AD) é a quantidade de ou lâmina de água
armazenada no solo, até uma profundidade L, entre os limites
superior e inferior de água disponível no solo às plantas.
Portanto:
Disponibilidade de água às plantas
Disponibilidade de água às plantas
Disponibilidade de água às plantas
Disponibilidade de água às plantas
Disponibilidade de água às plantas
θi
θi
F
Profundidade da irrigação
0,0 m
0,30 m
0,50 m
80%
20%
ZE
Profundidade do 
sistema radicular
Profundidade Efetiva
Capacidade de água disponível (CAD) ou Reservatório de água para as plantas (h)
Modelo: mm
Fator de reposição (f)
Exemplo: lâmina de água a ser reposta ao solo
100%
Água a ser 
reposta 
Água 
disponível
100% AD
50% AD
0% AD
CAD
θ CC = 0,38 cm3 cm-3
θ PMP = 0,22 cm3 cm-3
θ i = ? cm3 cm-3
cm3 cm-3
Valor da lâmina de água a ser reposta ao solo
Armazenagem de água no solo (h)
Armazenagem de água no solo (h)
Exercícios
1. Uma camada de solo arável apresenta 40 cm de profundidade.
Quanto de água (lâmina de irrigação) deve ser aplicado para que a
umidade θ passe de 0,18 cm3 cm-3 para 0,32 cm3 cm-3 ?
2. Após ocorrer uma chuva de 15 mm numa lavoura de soja (z = 30
cm), para quanto se eleva a umidade “θ” do solo, sabendo-se que a
umidade inicial era de 0,22 cm3 cm-3 ?
DISPONIBILIDADE TOTAL DE ÁGUA DO SOLO
A disponibilidade total de água do solo (DTA)
corresponde à água nele armazenada no
intervalo entre as umidades correspondentes à
capacidade de campo e ao ponto de
murchamento.
Solo como 
Reservatório
 
ad
PmCc
DTA .
10


Em que: 
DTA = disponibilidade total de água (mm cm-1)
Cc = capacidade de campo (% com base em massa)
Pm = ponto de murchamento (% com base em massa)
da = densidade do solo (g cm-3)
Quando Cc e Pm são dados em % de volume é desnecessário
incorporar o valor de “da” na equação pois esse termo já está
implícito no volume do solo.
 
10
PmCc
DTA


Em que: 
DTA = disponibilidade total de água (mm cm-1)
Cc = capacidade de campo (% volumétrica)
Pm = ponto de murchamento (% volumétrica)
Quando Cc e Pm estão em % de volume
DISPONIBILIDADE REAL DE ÁGUA DO SOLO
(DRA)
A disponibilidade real de água do solo (DRA) é
definida como a fração da disponibilidade total
de água no solo que a cultura poderá utilizar
sem afetar significativamente a sua
produtividade.
fDTADRA .
Em que: 
DRA = disponibilidade real de água no solo (mm cm-1)
f = fator de disponibilidade de água no solo(adm)
 O fator de disponibilidade (f) varia entre 0,2 e 0,8.
 Os valores menores são utilizados para culturas
mais sensiveis ao défcit de água no solo, e os
maiores, nas culturas mais resistentes.
É comum o uso do valor de f = 0,4 para verduras e legumes; f 
= 0,5 para frutas e forrageiras e f = 0,6 para grãos e algodão
CAPACIDADE TOTAL DE ÁGUA NO SOLO
(CTA)
A quantidade de água de irrigação ou de chuva
devem ser consideradas disponiveis para a
planta no perfil do solo pelo seu sistema
radicular.
A capacidade total de água no solo (CTA)
somente deve ser calculada até a profundidade
do solo que corresponde à profundidade efetiva
do sistema radicular da cultura a ser irrigada.
ZDTACTA .
Em que: 
CTA = capacidade total de água do solo (mm)
Z = profundidade efetiva do sistema radicular (cm)
Profundidade efetiva do sistema radicular (Z)
Considerar, pelo menos, 80% do sistema radicular da
cultura.
Vai depender do tipo de cultura e
da profundidade do solo da área
Profundidade efetiva média (Z) do sistema
radicular de algumas culturas
Profundidade do sistema radicular
CAPACIDADE REAL DE ÁGUA NO SOLO
(CRA)
Para a irrigação, nunca se deve permitir que a
umidade do solo atinja o ponto de
murchamento. Portanto, deve-se utilizar uma
fração da capacidade total de água do solo, ou
seja:
fCTACRA .
Em que: 
CRA = capacidade real da água do solo (mm)
f = fator de disponibilidade de água no solo
IRRIGAÇÃO REAL NECESSÁRIA
(IRN)
A IRN é a quantidade real de água necessária à
aplicação de água por irrigação.
São considerados dois casos:
a) Com irrigação total
Quando toda água necessária à cultura for suprida pela
irrigação, a IRN deverá ser igual ou menor do que a
capacidade real de água do solo:
10
...)( fZdPmCc
IRN a


Em (mm) ou (m3 ha-1)
b) Com irrigação suplementar
Quando uma parte da água necessária à cultura for
suprida pela irrigação e a outra parte pela precipitação
efetiva (Pe), a IRN será dada por:
Pe
fZdPmCc
IRN a 


10
...)(Em 
(mm) 
ou 
(m3 ha-1)
A precipitação efetiva (Pe) é um conceito desenvolvido para
caracterizar a fração da precipitação total (chuva) que fica à
disposição das plantas, quando a mesma ocorre sobre uma área
cultivada.
IRRIGAÇÃO TOTAL NECESSÁRIA
(ITN)
A irrigação total necessária é a quantidade total
de água que se necessita aplicar por irrigação,
ou seja:
Ea
IRN
ITN 
A eficiência de aplicação (EA) refere-se à relação entre o volume de 
água disponível para a cultura e o volume aplicado pelo emissor
Em que: 
ITN = quantidade total de irrigaçao necessária (mm ou m3 ha-1)
Ea = eficiência de aplicação da irrigação (em decimal)
Valores de eficiência de aplicação (Ea) de
acordo com o método de irrigação
Exemplo de cálculo de Irrigação
a) Calcular a disponibilidade de água para a seguinte condição:
 Cc = 32% com base em massa
 Pm = 18% com base em massa
 da = 1,2 g cm-3
 Cultura: Milho
 Z = 50 cm
 f = 0,5
Solo: 
Calcular a Irrigação total 
solodecmmmDTA /68,12,1.
10
1832



138408450.68,1  hamoummCTA
13420425,0.84  hamoummCRA
1342042  hamoummIRN
Portanto, a lâmina de irrigação a ser aplicada por vez deverá ser 
igual ou menor do que 42 mm (IRN ≤ 42 mm)
1370070
6,0
42  hamoummITNITN
Se o projeto de irrigação tiver uma eficiência de aplicação igual a 
60%:
Exemplo de cálculo de Irrigação
b) Calcular a disponibilidade de água para as condições anteriores, 
mas assumindo uma precipitação efetiva, no período considerado, 
de 14 mm.
Neste caso: 
Considerando a eficiência de aplicação de 60%: 
13280281442  hamoummIRNIRN
134677,46
6,0
28  hamoummITNITN
A “disponibilidade total de água” geralmente
aumenta à medida que a textura do solo vai
diminuindo. A tabela abaixo tem algumas
características do solo em função de sua textura.
Valores de porosidade, densidade, capacidade de campo (Cc)
e disponibilidade total de água no solo (DTA) para diferentes
texturas
Exercício de cálculo de Irrigação
1) Calcular a disponibilidade de água para a seguinte condição:
 Cc = 30% com base em massa
 Pm = 17% com base em massa
 da = 1,30 g cm-3
 Cultura: feijão
 Z = 40 cm
 f = 0,5
Solo: 
Calcular a Irrigação total 
Exercício de cálculo de Irrigação
2) Considere que umidade na capacidade de campo está para 10
kPa e o ponto de murcha permanente para 1500 kPa. Considere a
cultura da melancia com profundidade de 50 cm. A irrigação deve
iniciar quando o potencial matricial do solo for 100 kPa. Densidade
do solo – 1,40 g cm-3 .
Calcular a Irrigação
total sabendo que o
sistema de irrigação,
por gotejamento, possui
90% de eficiência de
aplicação