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Curso Tópico da Cultura de Cana IAC

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SISTEMA DE PRODUÇÃO IRRIGADO PARA CANA-DE-AÇÚCAR NO BRASIL

Vinicius Bof Bufon – Embrapa Cerrados

Regina Célia de Matos Pires – Instituto Agronômico de Campinas

Rogério Augusto Bremm Soares – Bunge Bioenergia


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1. Visão Geral sobre a Irrigação

Comparada às outras tecnologias disponíveis no momento, a irrigação é, sem dúvida, a

que apresenta o maior potencial para, mesmo no curto prazo, oferecer o maior impacto positivo

na produtividade, qualidade, produção e, consequentemente, sustentabilidade econômica, social

e ambiental da produção da cana-de-açúcar do Brasil.

1.1. Cana-de-açúcar no Brasil

O interesse na produção de açúcar, bioenergia, alcoolquímicos tem levado ao aumento na

demanda e na área cultivada com cana de açúcar. Neste sentido tem ocorrido a expansão das

áreas cultivadas em áreas aptas e marginais ao cultivo considerando-se clima e solo. Segundo

levantamento do IBGE (2011) houve aumento das áreas cultivadas em vários estados brasileiros

considerando-se os ciclos de produção de 2009/2010 e de 2010/2011. Dentre os Estados destaca-

se o aumento de 161% da área em Tocantins.

Apesar do crescimento da área cultivada a produtividade média nacional foi cerca de 71

ton ha-1 na safra 2010/2011 (IBGE, 2011). Esta produtividade pode e deve ser implementada pois é

baixa quando se considera à produtividade do potencial biológico da cultura, que pode atingir

mais de 345 ton ha-1 (Landell, 2009). Com o objetivo de verticalizar a produção de cana favorendo

a produtividade da cultura no cultivo em áreas aptas e marginais diversos estudos realizados

mostram resultados positivos relacionados ao uso da irrigação (Barbosa et al., 2012; Barbosa et al.,

2013; Bufon et al, 2013; Bufon et al., 2014, Dalri e Cruz, 2008; Dantas Neto et al., 2006; Gava et al.,

2011; Marques et al., 2006; Pires et al., 2014; Quintana et al., 2012; Santos & Frizzone, 2006; Silva

et al., 2009).

Estes estudos reportam efeitos positivos do uso da irrigação e da fertirrigação

considerando o uso da técnica em condição complementar as chuvas ou de forma plena, com

adoção de diferentes métodos de irrigação, aplicação de água e de nutrientes e também de

vinhaça, em diferentes regiões do país. Assim verifica-se o potencial produtivo da cultura sob

irrigação em diferentes regiões de cultivo e condições edafoclimáticas.

1.2. Irrigação no Brasil e no mundo

O uso da água na agricultura irrigada atinge valores elevados quando comparado ao

consumido por outros setores da sociedade no mundo, como por exemplo, o uso urbano,


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industrial, dentre outros. De um modo geral, dentre os vários usos na agricultura o maior aporte

relacionado ao volume dos recursos hídricos se refere a irrigação. Desta forma, a gestão dos

recursos hídricos é tema de destaque e de discussão no mundo. A vazão de água retirada e a

consumida pela irrigação no país é de 1270 m3 s-1 e de 836 m3 s-1, respectivamente, o que

corresponde a 54 e 72 % da vazão total retirada e consumida para todos os usos no país,

conforme apresentado no Informe ANA (2013). No contexto de desenvolvimento futuro da

agricultura irrigada o Brasil está entre os países de destaque considerando as condições de solo,

clima e água. No Brasil tem ocorrido aumento da área irrigada e da porcentagem desta em relação

a área cultivada. Em 2012 foi relatado que a área irrigada está próxima a 6 milhões de hectares,

correspondendo a mais de 8% da área cultivada no país.

O uso da água para irrigação é variável nas regiões do país, e, apesar de posição

privilegiada em relação a disponibilidade de água doce superficial do mundo (cerca de 12 % do

total), também existem áreas com acentuada escassez e conflitos.

O uso da irrigação tem como objetivos o aumento da produção, do valor econômico,

geração de emprego e renda, reduz o impacto no aumento de áreas de cultivo promovendo a

verticalização da produção, e, ainda ressalta-se que alguns setores agrícolas também contribuem

para a geração de energia como, por exemplo, a queima de bagaço da cana-de-açúcar. A

agroeletricidade também busca na irrigação o aumento da produtividade como fator de

diminuição dos riscos inerentes a atividade. Segundo a ANA (2013) a queima do bagaço da cana

respondeu por 5% da capacidade instalada de energia elétrica do país em outubro de 2010. A

irrigação varia nas regiões hidrográficas do país em porcentagem e área. A região hidrográfica do

Paraná apresenta a maior área irrigada (cerca de 2,1 milhões de ha). Por outro lado, quando se

considera a proporção entre área irrigada e área total cultivada as regiões hidrográficas do

Atlântico Sul e Atlântico Sudeste apresentam os maiores percentuais de áreas irrigadas de 19,4 e

de 24%, respectivamente. A região hidrográfica do Paraná apesar da maior área irrigada esta

encontra-se em 7,5% da área cultivada (ANA, 2013).

No mundo cerca de 18% da área cultivada é irrigada, sendo esta responsável por 44 % da

produção agrícola do mundo (Christofidis, 2008). Mantovani et al. (2007) relatam estimativas de

que a área cultivada e irrigada no Brasil é responsável por 16% da produção total e que esta

equivale a 35% do valor econômico da produção. Desta forma, observa-se que a agricultura

irrigada tem grande potencial produtivo, valor econômico e potencial de expansão, e que este

pode ser importante do ponto de vista de aumento na produção de alimentos e bioenergia.


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A irrigação é a atividade que utiliza maior volume de água, no entanto, há que se

considerar que mais de 90% da água consumida pelas plantas retorna ao ciclo hidrológico pela

transpiração das plantas, e, que esta é necessária para os processos fisiológicos das plantas,

crescimento e produção e desta forma precisa ser aportada por chuva ou irrigação. A elevada

exigência de água, portanto, é intrínseca da planta que se não satisfeita, afeta o crescimento e a

produção. O conhecimento disso é fundamental para se entender o porquê a agricultura irrigada,

mesmo a mais racional e eficiente, é grande demandadora de água, dentre dos diferentes setores

da sociedade. Considerando, a necessidade de produção de alimentos e de bioenergia e de

produtos industrializados o uso racional da água tem grande importância para a sociedade.

Segundo estimativas da Organização das Nações Unidas (ONU) a produção de alimentos deverá

aumentar cerca de 70% até 2050.

Considerando o potencial de produção pelo uso da irrigação na cultura e a necessidade de

uso racional da água na agricultura algumas pesquisas com adoção de águas residuárias como

efluentes de esgoto tratado tem sido realizadas, em especial com uso da irrigação subsuperficial

por gotejamento (Gomes et al.,2009; Leal et al., 2009; Deon et al., 2010; Freitas et al., 2013;

Santos, 2014).

1.3. Irrigação da cana-de-açúcar: Brasil e o mundo

No Brasil, a área de cana que recebe algum tipo de irrigação tem crescido gradualmente. A

maior parte dos investimentos tem sido direcionados para novas regiões produtoras localizadas

em ambientes de produção no Cerrado, onde o déficit hídrico e a distribuição da chuva são menos

favoráveis do que nas regiões produtoras tradicionais de São Paulo.

Apesar desse crescimento, a área de cana-de-açúcar que recebe algum tipo de irrigação

ainda é muito pequena. Um levantamento encomendado por um grupo de empresas de

equipamentos de irrigação apontou que, até a safra 2010/2011, menos de 10% dos 9,5 milhões de

hectares ocupados com cana-de-açúcar no Brasil recebem alguma irrigação.

Os números brasileiros parecem ainda mais tímidos quando os comparamos com

realidades de países como a Austrália. Na Austrália, a área plantada de cana-de-açúcar é

aproximadamente 20 vezes menor do que a brasileira. O tamanho médio das fazendas também é

substancialmente inferior às médias brasileiras. Na Austrália, áreas produtoras de cana-de-açúcar

recebem precipitação média anual que varia entre 1000 e 4000mm, apesar da maior parte das


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áreas receberem precipitação anual semelhante às brasileiras (1000 a 2000 mm). Contudo,

percentual de adoção da tecnologia da irrigação, os australianos estão muito a frente. Dos seus

545.000ha, aproximadamente 60% recebem irrigação. Na província de Queensland, 40% da cana é

irrigada, e esses 40% da área produzem 60% de toda cana da Austrália.

Na África do Sul, cultiva-se aproximadamente 320 mil hectares com cana-de-açúcar (FAO,

2005), ou seja, aproximadamente 30 vezes menos do que a área de cana do Brasil. Contudo, na

África do Sul, cerca de 80% da área é irrigada. Nas áreas de sequeiro, a produtividade média é

aproximadamente 70 ton.ha-1, enquanto nas áreas irrigadas, a média fica ao redor de 120 ton.ha-1

em fabulosos 13 cortes. Sistemas de irrigação por gotejamento enterrado tem proporcionado

aumento de 26 ton.ha-1 em comparação com outros sistemas de irrigação, evidenciando que,

mesmo em áreas irrigadas, ganhos de produtividade através de uso mais eficiente da água ainda

são possíveis. Lecler et al., (2001) reportam que, na África do Sul, o uso de gotejamento enterrado

tem proporcionado maiores produtividades, economia de água (30 a 45%) e fertilizantes (25 a

30%), além de também proporcionar ganhos na concentração de sacarose, quando comparado a

sistemas de irrigação por sulco, aspersão convencional, autopropelido e pivô central.

1.4. Benefícios da Irrigação

São inúmeros os benefícios, diretos e indiretos, do uso da tecnologia de irrigação na

produção de cana-de-açúcar. Um dos benefícios mais evidentes está o ganho de produtividade,

que é severamente impactado pelo estresse hídrico da cultura. Inúmeras pesquisas e experiências

de campo, no Brasil e no mundo, comprovam esse fato. A magnitude dos ganhos de produtividade

em cada região são função, além do clima, das práticas de manejo da cultura e do potencial

genético das cultivares utilizadas. Nesse sentido, há crescente demanda por maior volume e maior

qualidade desse tipo de informação. Mais detalhes sobre o potencial de resposta da cana-de-

açúcar à irrigação serão tratados mais adiante nesse curso.

Outro benefício importante da irrigação é o ganho de qualidade e longevidade da soqueira

da cana. Sendo uma cultura que requer elevados investimentos para o plantio, a longevidade do

canavial é um fator essencial para a sustentabilidade da atividade. Soqueiras com melhor

atendimento da necessidade hídrica são mais vigorosas, possuem maior população de perfilhos e

colmos viáveis e, consequentemente, são mais longevas.


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Além da qualidade da soqueira, a irrigação também proporciona maior qualidade da

matéria prima (colmo e sacarose) resultado de plantas menos estressadas e aptas a expressar ao

máximo seu potencial genético.

Um dos aspectos mais importantes de qualquer investimento, e também da produção de

cana-de-açúcar e seus derivados e das usinas, diz respeito a capacidade de cumprimento de metas

planejadas e previsibilidade de resultados da produção. Nesse ponto de vista, a irrigação

proporciona o que, provavelmente é um de seus maiores benefícios para o setor – a redução da

dependência da chuva e dos riscos de quebra de safra por clima desfavorável.

Adicionalmente, a irrigação permite grande flexibilidade nas janelas de plantio, tratos

culturais e colheita. No plantio, grande flexibilidade é ganhada com a não dependência da chuva

para fornecer umidade do solo adequada ao plantio. Nos tratos culturais, diversas práticas que

requerem umidade adequada, como a adubação, são favorecidas pela irrigação. No que diz

respeito a colheita, são inúmeras as vantagens. Além de estender a janela de colheita sem perda

acentuada de TCH, as produtividades elevadas ainda aumentam o rendimento de colheita

(tonelada/hora) impactando substancialmente os custos com colhedoras e toda infraestrutura

associada a ela.

Outro grande benefício da irrigação deve-se ao fato de que, maiores produtividades de

colmo também implicam em maior produtividade de palha. Maior produtividade da palhada

significa maior proteção do solo evitando perdas de solo e nutrientes, maior conservação da

umidade no solo e, consequentemente, maior desempenho agronômico com menor volume de

insumos. Além disso, maior produtividade de palha ainda pode ser traduzida como maior

capacidade de cogeração de energia elétrica a partir do recolhimento da palha e maior receita no

negócio.

Associado à verticalização substancial da produtividade, está a redução dos custos da terra

(arrendamento ou terra própria) por tonelada de cana, de açúcar e de álcool. Produzir mais em

menor área significa poder concentrar a produção em áreas melhores, menos declivosas, longe de

possibilidade de litígio, e acima de tudo, significa poder concentrar a produção em áreas mais

próximas da usina. É o chamado efeito “poupa-terra”. Isso tem um impacto muito grande nos

custos de CTT. Esse é um impacto direto da irrigação nos custos de produção. Produção 10, 15, 20

ou 25% mais próxima da usina significa redução direta da mesma proporção no custo de

transporte da cana. Visto de outra maneira esse efeito “poupa-terra” também pode ser

interpretado como a possibilidade de alavancar a produção nacional sem aumentar 1ha sequer de


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área plantada. Pode ainda ser entendido como um benefício direto na redução por pressão de

expansão de área plantada de cana, que consequentemente pressiona expansão ou migração das

áreas de grãos, pastagem ou quaisquer outros usos.

Muitos outros benefícios poderiam ser listados, mas, para finalizar, é importante observar

que, de uma forma geral, um grande benefício direto da irrigação é a verticalização da

produtividade e, consequentemente, redução direta dos custos de capital, operacionais,

administrativos e financeiros de cada tonelada de cana e açúcar, e de cada litro de etanol ou

quilowatt de energia elétrica.

Vale ainda dizer que, apesar dos grandes benefícios diretos que podem ser alcançados

com o uso da tecnologia da irrigação, a soma dos benefícios indiretos é ainda maior na garantia da

sustentabilidade ambiental e financeira do setor sucroenergético.

1.5. Gestão da Água na Produção de Cana-de-Açúcar

A gestão da água é essencial para produção de cana-de-açúcar. As questões relacionadas à

drenagem e à irrigação precisam ser bem manejadas, pois ambas carregam potencial para

impactar a viabilidade financeira do negócio e a sustentabilidade ambiental.

Têm sido frequentes os debates sobre os impactos ambientais causados pela agricultura

irrigada no Brasil. Mesmo que as regiões canavieiras não tenham recebido tanta atenção como

regiões problemáticas de produção de grãos e hortícolas, os impactos potenciais precisam ser

considerados e bem manejados. A questão mais frequente nos debates diz respeito ao uso

excessivo dos recursos hídricos. Também parte do debate, mas em menor evidência, é a questão

relacionada à contaminação das águas superficiais e subterrâneas com lixiviação e escoamento

superficial de sedimentos, nutrientes e agroquímicos.

Outro ponto importante é a competição pelo uso da água entre os setores agrícola,

urbano e industrial tem aumentado. Ao mesmo tempo, tem crescido a compreensão da

necessidade de manutenção de vazões mínimas nos cursos d´água para manutenção dos

ecossistemas.

Contudo, dentre todos os possíveis impactos da tecnologia da irrigação, provavelmente, o

maior deles é o “efeito poupa-terra”. Esse chamado efeito poupa-terra vem da capacidade que os

sistemas irrigados de produção têm de produzir maior volume de produção em uma área menor.

O uso de uma área menor para atender a demanda atual e futura de cana-de-açúcar e seus


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derivados promove, tanto a disponibilização de terras para outros cultivos, como reduz a pressão

por expansão de agricultura e pecuária sobre áreas nativas.

Seja para ampliar o total produzido na área de cana já plantada, ou seja para se produzir o

mesmo volume atual, porém liberando parte da área hoje ocupada pela cana, não há nenhuma

outra tecnologia no momento, além da irrigação, com potencial de gerar tão grande impacto na

sustentabilidade financeira e ambiental do setor sucroenergético, desde que o uso da água se

limite à oferta hídrica sustentável dos mananciais, questão que será tratada mais adiante no texto.

O fato é que, como qualquer outro setor da economia brasileira, o setor sucroenergético

depende substancialmente da boa oferta de água de qualidade. E a chuva, que é a fonte primária

de água, é extremamente variável ao redor das áreas de produção, tanto no tempo quanto no

espaço, com precipitações que variam de 1000 e 2000 mm. Essas diferenças destacam a

importância do uso de estratégias diferenciadas na gestão da água para cada região produtora. Em

adição às grandes diferenças na oferta de chuva, diferentes tipos de solo, clima (temperatura,

umidade, radiação e ventos), além de diferentes pressões sociais, reforçam a necessidade da

adoção de estratégias distintas na gestão da água em cada região produtora, e até mesmo, em

cada usina.

O grande desafio para o governo, e para o setor sucroenergético, é desenvolver e

implementar políticas e práticas de gestão da irrigação que garantam a produção sustentável da

cana-de-açúcar – sustentável financeiramente para quem investe, sustentável ambientalmente

para a o Planeta, e sustentável socioeconomicamente para as sociedades que dependem dessas

cadeias produtivas.

Evidentemente, como qualquer outro recurso natural e finito, a água precisa ser utilizada

de forma racional. Para fazer a gestão de suas águas, o Brasil possui moderna legislação, que

compartilha as decisões do uso da água diretamente com os usuários em cada bacia.

Para o uso racional da água para irrigação, assim como para qualquer outro uso agrícola,

residencial ou industrial, é fundamental que se respeite as vazões outorgadas.

O uso da água estritamente restringido às outorgas são a garantia de que, no somatório

de todos os usos, não se fará captação de água além da capacidade sustentável do manancial,

garantindo saúde e longevidade de toda a biosfera que depende dos recursos hídricos dos

mananciais, e bem como da sociedade que poderá usufruir desses recursos sem degradá-lo.

É por isso que, quando advogamos para a intensificação do uso da alternativa da

agricultura irrigada como tecnologia de tremendo potencial para promover sustentabilidade social


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e ambiental, além do desenvolvimento econômico das sociedades, o fazemos alicerçado na

premissa de que todo o uso deve ser ancorado exclusivamente na disponibilidade hídrica

sustentável, ou seja, na vazão outorgada pelos órgãos competentes.

Se assim o fizermos, e garantirmos que do lado do usuário também se buscará as

melhores técnicas e estratégias para dar o uso mais eficiente e nobre possível para os recursos

hídricos, teremos a chance de entregarmos para a sociedade o melhor de nosso serviço.

Afinal, como mencionado anteriormente, o setor sucroenergético depende da oferta de

água de qualidade, que no futuro, se tornará mais escassa à medida que a demanda por água

continua a crescer nos setores agrícola, urbano e industrial.

As fontes de água para a cultura de cana-de-açúcar incluem a água armazenada no solo,

uma fração da água da chuva capturada pelo solo e disponibilizada para as plantas (chuva efetiva),

em menor parte, a água provida por lençol freático elevado, e a irrigação.

Quanto à disponibilidade hídrica nos corpos superficiais (rios e lagos) e subterrânea, o

Brasil ainda é afortunado quanto à disponibilidade hídrica. Considerando apenas a oferta hídrica

nos corpos superficiais. Estima-se disponibilidade de água para irrigar, pelo menos, mais 30

milhões de hectares no Brasil.

Outra fonte abundante no Brasil é a água subterrânea, confinada em aquíferos, como o

Guarani. A fonte subterrânea ainda é pouco utilizada no Brasil por demandar maior energia para

bombeamento e também por demandar mecanismos mais completos para controle e garantia de

seu uso sustentável.

Adicionalmente, considerando que, de forma geral, todo o volume de água represado em

barragens pode ser outorgado, a estratégia de uso de barramentos aumenta substancialmente a

disponibilidade de água para irrigação da cana-de-açúcar nas regiões produtoras. Apesar de

sofrerem um período de estiagem e estresse hídrico em alguns meses do ano, a maioria das

regiões produtoras também recebem volumes excedentes de chuva em boa parte do ano.

E é esse excedente que, se armazenado em barramentos, tem potencial de aumentar

tremendamente esse potencial de área irrigada no Brasil, e consequentemente, no setor

sucroenergético. Esse tipo de estratégia tem sido crucial para disponibilização de recursos hídricos

em diversas regiões com agricultura irrigada no Brasil e no Mundo. Um exemplo de sucesso do

emprego dessa estratégia é região do entorno dos municípios de Cristalina-GO e Unaí-MG. Essa

região possui a maior concentração de pivô central da América Latina, e depois de períodos de

sérios conflitos pelo uso dos limitados recursos hídricos superficiais, experimentaram incremento


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significativo da oferta hídrica através do uso de barragens. O investimento em barragens ainda

possui efeito paralelo e importante, que é a agregação do valor da terra que a possui.

A estratégia de uso de barragens também é recomendada pela FAO (Stephens, 2010 e

Herman et al., 2006) para verticalização da agricultura, aumento da eficiência de uso de água,

aumento da sustentabilidade em bacias hidrográficas, e desenvolvimento humano sustentável.

1.5.1. A Gestão da Água em Diferentes Escalas

O desenvolvimento da agricultura irrigada requer, cada vez mais, grande habilidade para

lidar com sistemas complexos e de implementar mais rapidamente adaptações das práticas de

gestão, que devem ser continuamente repensadas e atualizadas.

Figura 1 - Esquema da transição de escalas em que a água precisa ser compreendida e gerenciada. Adptado de Bruce, 2002).

Região/ Bacia

Fazenda

Talhão/ Campo

Perfil

Agregado

Nível

Mecanístico Quantitativo

Funcional Qualitativo

Integração

Especialização

Processos e modelos

dependem da escala

Socio-econômica

Biofísica


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Experimentos de campo são limitados a poucos das muitas combinações de clima, solo e

práticas de manejo e são, portanto, limitados em sua capacidade de predição de resultados. Ao

passo que experimentos de campo ou laboratório são fundamentais para suprir informação nas

lacunas do conhecimento de temas específicos, a modelagem e a análise de cenários fornecerá a

capacidade preditiva necessária para compreensão da dos desafios complexos relativos à gestão

da água e solutos e à gestão de sistemas irrigados. De outra sorte, a modelagem realizada sob

base de dados frágil, pode resultar em prognósticos equivocados e inúteis do ponto de vista

prático.

Precisamos então, de uma integração mais profunda e sólida do trabalho experimental

dentro de uma estrutura robusta de modelagem, para garantir que descobertas pontuais

importantes possam ser assimiladas pelos modelos que, por sua vez, possibilitarão extrapolações

e expressão mais ampla e genérica do nosso melhor entendimento de como o sistema e suas

partes funcionam (Inman-Bamber et al 2001).

O acesso a boas ferramentas de modelagem será fundamental para lidar com interações

cada vez mais complexas, demanda competitiva, variabilidade espacial e temporal, análise de

cenários, além da demanda de extrapolação de descobertas no tempo e no espaço (Bruce, 2002).

Nós também precisamos cada vez mais de pessoas aptas a utilizarem os modelos para desafiarem

a nossa forma de pensar, o nosso esforço experimental, e olharem para mais adiante numa

tentativa de explorar as consequências e impactos prováveis das decisões que tomamos e das

práticas que adotados. A aplicação desse conceito de melhor integração do trabalho experimental

e de modelagem ajudará o desenvolvimento de estratégias mais robustas de gestão da água e

soluto e, consequentemente, de sistemas irrigados mais sustentáveis (Bruce 2002).

A demanda urgente de progresso nessas áreas fica ainda mais evidente quando

percebemos que não utilizamos os recursos hídricos que possuímos no Brasil para verticalização

da produtividade e redução de pressão por expansão horizontal sobre áreas virgens dos nossos

biomas. Também fica evidente, quando fazemos uso dos recursos hídricos sem considerar que o

uso sustentável dos recursos hídricos deve estar embasado no domínio da tecnologia da irrigação

e no uso racional e restrito à oferta hídrica sustentável.

Nota-se no Brasil uma transferência demasiada das responsabilidades da gestão dos

recursos hídricos para os usuários, os irrigantes. Ao mesmo tempo, cresce nas instituições

governamentais e comitês de bacia o número de pessoas envolvidas na gestão dos recursos

hídricos, assim como nota-se uma inflação da quantidade e complexidade das normas e leis sobre


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o uso da água. Importa, portanto, que todos os usuários e atores do setor de irrigação se

envolvam para garantir que a comunidade e instituições de governo estabeleçam metas que

façam sentido prático e implementem mecanismos apropriados de monitoramento e fiscalização,

e definam metas realistas de eficiência de uso da água para os usuários. Para isso, será

fundamental análise e aprimoramento constante das práticas de irrigação, que deverão ser

otimizadas para satisfazer tanto a produção rentável quanto a sustentabilidade dos sistemas de

produção.

2. Princípios que Norteiam a Gestão da Irrigação

Essa próxima seção sobre os princípios e conhecimentos básicos que norteiam vários

aspectos do gerenciamento da irrigação foi escrita visando melhor compreensão das questões que

serão tratadas sobre a irrigação, e para dar nivelamento de conhecimento dentre os participantes

desse curso,

O objetivo dessa parte do texto não é exaurir o conhecimento em cada uma dessas áreas,

mas citar os pontos principais e conectar os conhecimentos em distintas áreas do clima, planta,

solo e água. Sempre que possível, o conhecimento básico será conectado e aplicado diretamente a

irrigação e a cana-de-açúcar.

2.1. O Clima

O entendimento do clima significa compreender tanto a fonte da energia e água utilizada

pelas plantas, como também compreender a fonte de extração de água das plantas e do solo.

2.1.1. Radiação

A radiação solar é a fonte de energia para a fotossíntese e para perda de água pelo solo e

superfície das folhas. Ao contrário da precipitação, temperatura e umidade relativa, não há

abundância de registro de dados de radiação solar no Brasil. Na maioria das vezes, os dados que

dispomos de radiação são estimativas indiretas - feitas a partir de dados como localização

geográfica, temperatura e cobertura de nuvens.


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Medição da Radiação

A radiação total de onda-curta é medida com um piranômetro ou solarímetro e são

medidos em MJ/m2/dia. Valores entre 28 e 30 MJ/m2/dia são comuns em dias de céu claro no

verão dos trópicos. Valores comuns para médias mensais ficam entre 22 e 25 MJ/m2/dia.

Radiação e acúmulo de matéria seca

A cana-de-açúcar acumula matéria seca, em média, a uma taxa de até 1,9 g/M2 para cada

MJ de radiação interceptada pelo dossel da cultura no período de pleno desenvolvimento no ciclo

de cana planta. No ciclo de cana soca, esse valor é menor, ao redor de 1,6g/MJ/m2.

Não é possível manejar a radiação na produção de qualquer cultura. Por isso, as ações de

gerenciamento devem ser direcionadas para otimizar a interceptação da radiação pelo dossel da

cultura, e minimizar a fração da radiação que atinge o solo. A escolha correta da data de plantio,

espaçamento da cultura, adubação adequada, controle de pragas e doenças e o uso de irrigação,

são algumas das práticas de manejo que podem ser utilizadas para otimizar a interceptação da

radiação pela cultura.

Cana-de-açúcar plantada do início do outono ao início do inverno (com irrigação) estará

com o dossel inteiramente fechado no início verão, e poderá interceptar a máxima radiação

disponível no verão. Ao contrário, cana-de-açúcar plantada entre o meio e o final da primavera só

terá dossel inteiramente fechado no final do verão, perdendo a oportunidade de aproveitamento

do período com maior disponibilidade de radiação no ano.

2.1.2. Temperatura

Enquanto a radiação provê a energia necessária para a fotossíntese, a temperatura

também afeta o desenvolvimento o crescimento e desenvolvimento da cana-de-açúcar em

qualquer lugar do mundo onde ela é cultivada (Moore e Botha, 2014). Além da taxa de

fotossíntese, processos que controlam a partição da fotossíntese em componentes de produção

também são afetados pela temperatura. Dependendo do ambiente onde a cana está sendo

cultivada, a disponibilidade hídrica e/ou outras formas de estresse abiótico podem alterar essa

relação de resposta entre a temperatura e o crescimento da cana.

Temperatura basal – é a temperatura abaixo da qual se interrompe o crescimento e

desenvolvimento de uma cultura.


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Temperatura máxima – é a temperatura acima da qual se interrompe o crescimento e

desenvolvimento de uma cultura

Temperatura efetiva – é a temperatura acima da temperatura basal.

Temperatura ótima – é a temperatura que propicia maiores taxas de crescimento e

desenvolvimento.

Tempo Térmico: Graus-dia

Normalmente, mede-se o tempo de cada fase de desenvolvimento da cultura em número

de dias. Contudo, como a temperatura afeta substancialmente o crescimento e desenvolvimento

das culturas, uma forma mais precisa de se medir o “tempo das plantas” é em graus-dia. Graus-dia

(representado por GD ou ⁰Cd) é soma térmica da temperatura que excedeu a temperatura basal.

Para calcular os graus-dia, basta subtrair a temperatura média diária [(máxima+mínima)/2] da

temperatura basal (média-basal). Assim, em um dia em que a temperatura máxima foi 26 ⁰C e a

mínima 20 ⁰C, a temperatura média foi 23 ⁰C [(26+20)/2]. Então, para uma temperatura basal de

16 ⁰C, a soma térmica teria sido de 7 GD, ou 7 ⁰Cd (23-16=7).

Por isso, o crescimento e desenvolvimento da cana em uma região com temperaturas

mais elevadas tende a ser mais acelerado.

A Tabela 1 apresenta uma resenha dos dados de temperatura basal (Tbs), temperatura

ótima (Totm) e temperatura máxima (Tmax), publicadas por Rae et al., (2014) para fases de

desenvolvimento da cana.

Tabela 1 – Temperatura basal, ótima e máxima para cada fase de desenvolvimento da cana-de-açúcar.

Fase Tbs Totm Tmax

Germinação 12 36 48 Brotação 13 30 Emissão de folhas 10 32 42 Perfilhamento 16 28/23* Crescimento colmos 16 * diurna/noturna

Ainda não se obteve experimentalmente resultados para domínio pleno das temperaturas

basal, média e ótima para cada fase de desenvolvimento da cana.


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Por outro lado, a soma térmica necessária em cada fase fenológica é melhor conhecida,

apesar de ainda ser muito necessário um melhor entendimento de como condições climáticas

adversas, como o déficit hídrico, afetam essa soma térmica.

Efeito da Temperatura na Fotossíntese

Segundo Kingston (1994 e 2002), a eficiência fotossintética aumenta linearmente a partir

de 80C até um platô de 340C. As taxas de fotossíntese da cana-de-açúcar declinam quando a

cultura é submetida à temperaturas acima de 34 0C. Temperaturas máximas acima deste limite

ocorrem em diversas regiões produtoras de cana do Brasil, e em muitas delas, por diversos dias

consecutivos. Contudo, a frequência de temperaturas médias mensais acima de 34 0C só ocorre

raramente.

O autor também relata que temperaturas amenas durante a noite e no início da manhã

(14 0C no inverno e 20 0C no verão) afetam a fotossíntese no correr do dia. Em diversas regiões

produtoras do Brasil, principalmente nos estados do Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul, é

frequente a ocorrência de temperaturas inferiores a essa durante períodos prolongados ao longo

do ciclo.

Efeito da Temperatura na Brotação

Geralmente, a brotação a partir do rizoma de uma soqueira de cana ocorre mais rápido do

que a brotação da cana planta a partir do colmo recém-plantado. Para cana planta, precisa-se de

aproximadamente 350 ⁰Cd, e para cana soca, apenas 100 ⁰Cd (Keating et al. 1999).

O máximo perfilhamento é alcançado em, aproximadamente, 600 a 800 ⁰Cd. Segundo

Singels et al. (2005), esse número não depende muito da variedade ou da data de plantio.

Depois da atingirem o pico de perfilhamento, a competição por luz induz ao abortamento

de perfilhos que, após aproximadamente, 1000 a 1200 ⁰Cd atingem uma população estável, que

permanecerá até o momento da colheita (Smit e Singels, 2006).

Efeito da Temperatura no Crescimento de Colmo e Folhas

Para crescimento de folhas e colmos, a temperatura basal é estimada em 14 e 15 ⁰C,

respectivamente. Contudo, sabe-se que esses valores variam substancialmente entre cultivares

(Hogarth and Allsopp, 2000).


16

Essas diferenças são atribuídas ao não reconhecimento, por parte de algumas cultivares,

do estresse causado por temperaturas amenas nas regiões tropicais. Kingston (2000) relata que

quando a temperatura média diária é inferior a 20-22⁰C, o tempo para emissão de uma folha nova

reduz para 60-70 ⁰Cd. Assim, novas folhas seriam emitidas com maior frequência no verão do que

no inverno.

A taxa de crescimento dos colmos também é afetada pela temperatura. Estima-se que o

pico da fase de crescimento dos colmos seja encerrado quando a temperatura média diária é

inferior a 21⁰C. Esses valores são comuns em boa parte do Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul

no período de inverno.

Efeito da Temperatura na Concentração de Sacarose

Quando o crescimento foliar fica restringido por temperaturas menores que 14-19⁰C, a

fotossíntese disponível é dirigida mais para a concentração de sacarose do que para o crescimento

vegetativo. Isso mostra o papel da redução da temperatura na maturação da cana. Grandes

variações entre temperaturas máximas e mínimas diárias também favorecem a concentração de

sacarose. Uma média de graus-dia superior a 14⁰Cd também favorecem a concentração de açúcar

de acordo com observações feitas por pesquisadores na Austrália, cujas condições de cultivo são

muito semelhantes às Brasileiras.

Em síntese, concentração de sacarose tende a ser maior em regiões tropicais do que

subtropicais, e é favorecida por maiores diferenças entre temperaturas diárias máxima e mínima.

2.1.3. Vento

O vento pode afetar tanto a planta diretamente quanto operações de manejo da cultura.

O vento altera a transpiração, assimilação de CO2, além de causar impactos mecânicos na lavoura.

A transpiração tende a aumentar com a velocidade do vento até o ponto que, para se proteger de

perda excessiva de água, ocorre fechamento estomatal. Velocidades do vento acima de 6km/h não

implicam em aumento da assimilação de CO2. Danos mecânicos podem variar de simples danos a

folhas até o acamamento da lavoura.


17

2.1.4. Precipitação

Precipitação Média Anual

No Brasil, a cana-de-açúcar é produzida em regiões tropicais úmido e seco e subtropical,

que podem receber precipitação média anual de 1000 a 2000mm. Contudo, a maior parte dessas

localidades recebem precipitação média anual entre 1200 a 1600mm.

Porém, a precipitação anual é somente uma ideia geral de quão adequada é uma região

para produção de cana-de-açúcar. Já a precipitação efetiva, calculada a partir do balanço hídrico

diário, é uma informação muito mais realista da quantidade de chuva disponível para o

crescimento da cultura. A precipitação efetiva considera a perda de água para fora da zona

radicular na forma de percolação ou escoamento superficial. Geralmente, a variação dos valores

de precipitação efetiva entre as regiões produtoras é menor do que a variação da precipitação

total anual.

A Tabela 2 apresenta valores de precipitação média anual em algumas em municípios

próximos a grandes regiões produtoras de cana-de-açúcar no Brasil:

Tabela 2 – Precipitação média anual (em mm) em municípios próximos a grandes regiões produtoras de cana-de-açúcar no Brasil.

Município-Estado Precipitação Média Anual (mm)

Coruripe-AL 1372

São Miguel dos Campos-AL 1410

Cabo de Santo Agostinho-PE 1900

Ipojuca-PE 1710

Recife-PE 1800

Goianésia-GO 1350

Jataí-GO 1650

João Pinheiro-MG 1400

Uberaba-MG 1570

Sertaozinho-SP 1590

Araçatuba-SP 1210

Campinas-SP 1315

Jacarezinho-PR 1340

Fonte: Inmet

Distribuição da Precipitação

A produção de cana-de-açúcar ocorre principalmente nas regiões em que a distribuição da

chuva ocorre predominantemente no verão. Normalmente, mais de 70% da precipitação anual se


18

concentram entre os meses de Outubro e Março. Quanto maiores as diferenças da precipitação

entre o verão e o inverno, mais importante torna-se a irrigação para produção de cana-de-açúcar.

Ao mesmo tempo, é a estiagem na época de colheita que favorece a maturação e o trafego das

máquinas na lavoura. Também pode significar problemas de custo e logísticos ter uma

precipitação anual uniformemente distribuída, ou que receba 30% de uma precipitação anual de

2000mm ocorrendo no período de colheita.

Balanço Hídrico Climatológico

Outro ponto importante para avaliar se a precipitação anual de uma região é adequada

para produção de cana-de-açúcar. O balanço hídrico climatológico é uma ferramenta útil para tal

avaliação e resulta da comparação entre a oferta (precipitação total) e a demanda hídricas

(evapotranspiração de referência). Na Figura 2, mostra-se o exemplo do balanço hídrico

climatológico em municípios localizados em diferentes regiões produtoras do Brasil.

Uma oferta hídrica baixa em uma região com demanda hídrica também baixa (como

Jararezinho-PR) poderá resultar em um balanço hídrico positivo. Contudo, mesma oferta hídrica

baixa em um local com elevada demanda evapotranspirométrica, poderá resultar em um balanço

hídrico muito negativo, como é o caso de Goianésia-GO.

Percebe-se grande variação do déficit hídrico dentre as regiões produtoras. As diferenças

dizem respeito não só à extensão do período de déficit, mas também à época que o déficit hídrico

ocorre.

Diante de balanços hídricos tão distintos entre as regiões produtoras, fica evidente que

também haverá grandes diferenças com relação ao crescimento, desenvolvimento e produtividade

potencial da cana-de-açúcar entre essas regiões. Por consequência, o manejo dado à cultura em

cada uma dessas regiões também precisa ser ajustado em função do clima e condições de

crescimento da cana.


19

Figura 2. Balanço hídrico climatológico para diferentes áreas de produção de cana-de-açúcar

(Fonte: www.inmet.gov.br).

http://www.inmet.gov.br/


20

2.2. Relações solo-água

2.2.1. Armazenamento de Água no Solo

O armazenamento de água no solo, ou a capacidade do solo reter água, pode ser

quantificado pela umidade volumétrica ou gravimétrica.

Umidade

A umidade volumétrica é o volume de água por volume de solo, expressa em porcentagem

do volume. A umidade gravimétrica é a massa de água por massa de solo, expressa em

porcentagem da massa de solo seco (ou úmido). A umidade volumétrica é igual a umidade

gravimétrica, multiplicada pela densidade do solo. Os fatores que afetam o armazenamento de

água no solo são:

a) Porosidade total, ou espaços vazios;

b) Tamanho e distribuição dos poros, e conectividade entre os poros;

c) Potencial da água no solo, ou a força que a água está presa ao solo.

Porosidade

A porosidade total, ou o volume de espaço vazio, é o que delimita a máxima quantidade

de água que pode conter em um dado volume do solo. Quando todos os poros estão cheios de

água, então o solo está saturado, e já não pode armazenar nenhuma água a mais. A porosidade

total é função do tamanho das partículas do solo, da uniformidade das partículas e de como elas

estão acomodadas e estruturadas. É o volume de espaço vazio que vai existir entre as partículas

sólidas do solo que determinará o tamanho e distribuição dos poros e sua conectividade no solo.

Se você preencher o mesmo volume de solo com partículas de areia e de argila, a

porosidade da argila (50 a 55%) será um tanto maior do que a da areia (35 a 40%). O espaço entre

as partículas de areia terão tamanho maior, mas existirão em quantidade menor. A porosidade

total de um solo de textura média é ao redor de 50%, porque as partículas menores (argila e silte)

preenchem alguns dos espaços deixados entre as partículas de areia. Solos com boa estrutura

terão maior porosidade total do que solos que sofreram compactação.

A medida que água é aplicada ao solo ela preenche o espaço poroso. E a grande influência

que o tamanho dos poros e sua distribuição tem no armazenamento de água do solo tem haver


21

com como diferentes tamanhos de poros respondem de forma diferente à tensão com que a água

se prende no solo e, consequentemente, com a força que a planta precisará fazer para extrair essa

água do solo.

Capacidade de Campo (CC)

A Capacidade de Campo (CC) consiste no teor de água do solo em que a drenagem livre

torna-se desprezível, após aplicação excessiva de água em área livre de vegetação e coberta com

lona plástica, para prevenir as perdas por evaporação direta ou consumo de água pelas plantas.

Embora a capacidade de campo seja um valor arbitrário, pois o movimento de água no solo

consiste em processo dinâmico e contínuo, ele é útil na determinação do limite superior de

retenção de água no solo A umidade na CC pode ser estimada por método direto (campo), de

laboratório ou indireto.

A Figura 3 apresenta valores de umidade do solo ao longo do tempo após saturação para

estimativa da CC em diferentes profundidades. Algumas recomendações práticas relacionam a CC

como a umidade no perfil do solo determinada 24 h e 48 h após a saturação, para solos arenosos e

argilosos, respectivamente.

Outro critério para a obtenção da CC, é a partir da curva característica, adotando-se a

umidade do solo correspondente ao potencial matricial de -10 kPa ou -0,01 MPa (-0,1 bar) e em

alguns casos de -30 kPa ou -0,03 MPa (-0,3 bar).

Arruda et al. (1987) apresentaram equações para estimativa da umidade na CC a partir do

teor de argila mais silte, estes autores avaliaram diferentes solos do Estado de São Paulo e

relacionaram a CC ao teor de água no solo quando submetido ao potencial de água no solo de -30

kPa.

Considerando a importância do limite superior de retenção de água no solo (CC), sendo

que sempre que a umidade do solo estiver acima deste valor haverá excesso de água no solo e

com isto comprometimento da aeração, desta forma, sempre que possível este deve ser

determinado no campo. As plantas podem absorver água quando o solo estiver com umidade

acima da CC se houver aeração suficiente no solo. Um valor prático para limite superior de água

no solo pode ser de 10 a 12% de ar em relação a porosidade total do solo.

(A) (B)


22

Figura 3 – Área experimental sem vegetação com aplicação de volume excessivo de água e posterior cobertura para evitar perdas de água por evaporação (A) para monitoramento da água no solo ao longo do tempo para avaliação da umidade do solo na capacidade de campo ou no limite superior de retenção de água do solo em diferentes profundidades no perfil do solo (B).

Ponto de Murcha Permanente (PMP)

O Ponto de Murcha Permanente (PMP) corresponde o limite inferior de retenção de água

no solo abaixo do qual a planta não recupera a sua turgescência. Experimentalmente foi

estabelecido que esse ponto corresponde a umidade cujo potencial matricial é de -1500 kPa ou -

1,5 MPa (-15 bar). Arruda et al. (1987) apresentaram equações para estimativa da umidade no

PMP a partir do teor de argila mais silte no solo. Os autores relacionaram o PMP ao valore de

potencial matricial de -1500 kPa.

A resultado do armazenamento de água no solo em resposta a diferentes tensões (ou

potencial matricial) é representado pelas chamadas curvas de retenção de água do solo. A Figura 4

apresenta exemplos de curvas de retenção de água do solo para diferentes texturas.


23

Figura 4 – Curvas de retenção de água dos solos de diferentes texturas (Prado, 2013, adaptado de Dijkerman, 1881)

A água pode ser dividida em dois tipos: água disponível, e água não-disponível para as

plantas (Figuras 4 e 5). Da porção que compõe a água não-disponível está a chamada água

gravitacional, que é aquela que é drenada para baixo da zona radicular pela gravidade, antes que

possa ser consumida pela planta, ou que escoa sob superfície. Também compõe essa porção de

água não-disponível aquela que, fisicamente, não pode ser extraída pelas raízes da cana. Essa água

é aquela que está presa com muita força ao redor ou entre as partículas e microagregados do solo,

ou aquela que está facilmente disponível, mas abaixo da zona radicular, longe do alcance das

raízes da cana

Capacidade de Retenção de Água do Solo (CRC)

A água total disponível no solo dentro de limites de tensão que a planta consegue extrair é

chamada capacidade de retenção de água do solo (CRC), que é água armazenada entre as tensões


24

de capacidade de campo e ponto de murcha permanente. A Figura 6 apresenta uma

representação da CRC em função do teor de argila nos solos tropicais. Observe nessa figura que,

ao contrário do que se imagina, que a CRC de um solo não é tão maior quanto o seu teor de argila.

Isso se aproxima mais da realidade de solos de regiões de climas temperados, muito em função do

tipo de argila predominante nessas regiões.

Contudo, para solos tropicais como os que temos no Brasil, a partir de um certo teor de

argila, aumenta a umidade do solo na capacidade de campo, mas também aumenta muito a

umidade no ponto de murcha e, consequentemente, ocorre uma redução da CRC.

.

Figura 5 – Diferentes tipos de água no solo.


25

Figura 6 – Capacidade de retenção de água no solo em função do teor de argila.

Quando toda a CRC é consumida, diz-se que o solo está no Ponto de Murcha Permanente

(PMP). A CRC é medida em milímetros de água para cada centímetro do perfil do solo, e é

calculada pela equação abaixo:

Onde:

CRC é a capacidade de retenção de água do solo, em mm/cm

ѲCC é a umidade gravimétrica do solo na capacidade de campo, em %

ѲPMP é a umidade gravimétrica do solo no ponto de murcha permanente, em %

ds é a densidade aparente do solo, em g/cm3 ou kg/m3

A Figura 7, apresentada por Hédio do Prado em seu livro Pedologia Fácil (Prado, 2013)

apresenta um esquema da variação da CRC de diferentes classes de solos brasileiros.


26

Figura 7 – Capacidade de retenção de água no solo para diferentes classes de solo brasileiros. Hélio do Prado (2013). Cx para Cambissolos. L para latossolos,

A multiplicação pela densidade na equação anterior pode nos deixar um pouco confuso.

Baseado nessa equação, quando maior a densidade do solo, maior a capacidade de reter água.

Assim, quando comparamos dois solos como a mesma textura, mas em que um deles tem maior

densidade, entendemos que ele tenha maior microporosidade e, consequentemente, maior

retenção de água para cada centímetro de solo, o que é fato.

Contudo, também sabemos que solos mais compactados resultam em maior resistência a

penetração das raízes, restringindo a área de exploração das raízes no solo. É por isso, que para

avaliarmos a real disponibilidade de água para as plantas, precisamos também considerar a

profundidade radicular.


27

Capacidade de Água Disponível (CAD)

Como o sistema radicular da cultura está restrito a uma certa profundidade do perfil do

solo, a água que de fato estará disponível para a cana extrair será somente aquela parte da CRC

dentro da profundidade efetiva do sistema radicular da cana. Chamamos essa porção da CRC de

Capacidade de Água Disponível (CAD), que é calculada conforme equação abaixo.

Onde:

CAD é a capacidade de água disponível para a planta ao longo da profundidade radicular, em mm

CRC é a capacidade de retenção de água do solo, em mm/cm

pe é a profundidade efetiva do sistema radicular, em cm.

De todo o volume da CAD, temos ainda dois tipos de água. A primeira fração é a Água

Prontamente Disponível (APD), que é aquela facilmente extraída pelas raízes da planta, com

mínimo gasto de energia. A irrigação deve focar repor essa porção da água do solo. Em solos

arenosos, cerca de 80% da CAD é APD. Em solos argilosos, como maior parte da água está presa

em poros pequenos, a planta tem maior dificuldade de extraí-la. Por isso, em solos argilosos,

apenas 45-50% da CAD é prontamente disponível. Contudo, solos argilosos podem conter até 2

vezes a CAD de um solo arenoso, e assim, ter maior APD que um solo arenoso. APD é calculada

conforme equação abaixo:

Onde:

APD é a água prontamente disponível para a planta ao longo do sistema radicular, em mm

ѲCC é a umidade gravimétrica do solo na capacidade de campo, em %

Ѳf é a umidade gravimétrica do solo no ponto crítico (ou ponto de segurança), em %

ds é a densidade aparente do solo, em g/cm3

pe é a profundidade efetiva do sistema radicular, em cm


28

Figura 8 – Capacidade de retenção de água dos solos ao redor do mundo.

O mapa da Figura 8 mostra a capacidade de retenção de água dos solos ao redor do

mundo. Apesar da escala inadequada para uso na gestão dos recursos hídricos dentro das usinas,

esse mapa nos permite visualizar que, na média, os solos do Cerrado do Brasil apresentam

capacidade de retenção de média a baixa, mesmo em solos com teores elevados de argila. Isso

deve-se ao fato da argila em nossos solos formar microagregados de difícil dispersão que acabam

se comportanto como partículas de silte e areia fina, apresentando valores de infiltração maiores e

capacidade de retenção menores do que se esperaria para solos de textura argilosa. Também

devido a esse efeito que, na Figura 5, percebe-se a redução da capacidade de retenção de água no

solo quando em solos com, por exemplo 75% de argila, em comparação com solos de textura

média.


29

2.3. Desafios, Técnicas e Equipamentos para Medição da Água no Solo

2.3.1. Introdução

Os usuários de irrigação estão sob constante pressão para utilizar de forma mais prudente

e eficiente a água. São pressionados para produzir cana cada vez com maior qualidade, que gerem

menor custo e maior receita, que reduzam a demanda por mão-de-obra de irrigação, e até mesmo

para reduzir perda de recursos e produtividade que podem resultar do uso ineficiente da irrigação.

Em resposta a essa pressão, tem aumentado substancialmente no mercado a disponibilidade de

equipamentos para medição da umidade do solo Charlesworth (2000).

A chave para uma gestão eficiente da água e da irrigação na lavoura é um bom

conhecimento da quantidade de água no perfil do solo que está disponível para a cultura, e

também da demanda de água da cultura. Por isso, medir e monitorar a água disponível no solo é

uma parte essencial para de um processo integrado de gerenciamento da irrigação. É esse

processo integrado que ajuda evitar i) perdas econômicas devido aos efeitos do excesso e déficit

de irrigação na produtividade e qualidade da cana e, ii) os elevados custos ambientais do excesso

de irrigação: desperdício de água e energia, lixiviação e escoamento superficial de nutrientes e

agroquímicos para os recursos hídricos superficiais e subterrâneos.

As seções a seguir irão auxiliar nas questões relativas às formas de monitoramento e

instrumentos para medição da umidade do solo, além de discutir o que nos espera no futuro a

respeito da medição da água no solo.

2.3.2. Medições da Água do Solo (Umidade)

Existem três formas de se descrever a quantidade de água no solo: Umidade Gravimétrica

(Ugrav), Umidade Volumétrica (Uvol) e o potencial hídrico do solo.

Umidade Gravimétrica

A umidade gravimétrica representa a quantidade de água presente no solo na base de

massa, por exemplo, 0,2 gramas de água para cada 1 grama de solo seco. É uma medida simples e

só requer que se retire uma amostra do solo, pese-a, seque-a em estufa por um dia, e depois a

pese novamente. A diferença de massa é a água perdida da amostra, e a massa final é a massa do

solo seco.


30

Umidade Volumétrica

Um problema com a medição em base gravimétrica é que a densidade de diferente solos

varia e, consequentemente, uma unidade de massa de solo pode ocupar diferentes volumes. Por

isso, para permitir comparações da quantidade de água em diferentes olhos e calcular a

quantidade de água que deve ser adicionada ao solo para satisfazer a necessidade das plantas,

medições de umidade volumétrica são realizadas.

Umidade volumétrica é a forma mais popular de quantificação da água no solo. É

calculada pela multiplicação da umidade gravimétrica pela densidade do solo e utiliza a umidade

de centímetros cúbicos de água (ou milímetros) por centímetro cúbico de solo (ou mm). Também

é comumente expressa em porcentagem, por exemplo, uma umidade volumétrica de 20% significa

que 20% do volume do solo está ocupado por água.

Tensão de Água no Solo

Medições da umidade volumétrica são convenientes para quão cheio de água está o solo,

mas não é necessariamente uma medida de quão difícil é para a planta remover essa água do solo.

À medida que o solo seca, a força que segura a água no solo aumenta, e é requerida ainda mais

energia para a planta extraí-la. A tensão de água no solo, também chamado potencial matricial, ou

ainda potencial hídrico do solo, é uma medida dessa força que prende a água no solo, e é expressa

em Kilo Pascal (kPa).

2.3.3. O desafio da variabilidade espacial

Produtores já conhecem muito bem a respeito da variabilidade espacial que existe em

suas propriedades. Na verdade, muito esforço tem sido empregado para uniformizar as diferenças

existentes no campo, para garantir produção uniforme. São evidentes mudanças bruscas no tipo

de solo, tanto ao longo dos talhões como no perfil do solo. A variação no crescimento da cultura

podem ajudar identificar mudanças de solo, antigos usos da terra, doenças, e até mesmo falhas na

irrigação. Até mesmo em curtíssimas distâncias próximas a planta haverá variações onde a planta

está extraindo a água.

O tempo ainda traz mais um fator de complexidade com diferenças do local onde a planta

está extraindo água ao longo do dia, ao longo do ciclo da cultura, e com relação a quantidade de

água tem sido extraída do solo a medida que as raízes e o dossel da cultura se desenvolve.


31

Na atualidade, todos os equipamentos de medição de umidade do solo nos dirão a

quantidade de água de um ponto específico do talhão. Se tivermos um quantidade grande de

sensores, então uma bateria de sensores pode ser instalada ao longo do perfil do solo para

fornecer mais informações. Contudo, devido a limitações práticas como o tempo necessário para

fazer medições em todos os pontos, ou mesmo para construir uma rede de cabos, essas medições

continuarão sendo feitas dentro de um raio limitado. Dependendo do tipo de sistema para

medição de umidade haverá apenas um ponto de medição para cada grupo de vários hectares, e

se está considerando essa medida de umidade como sendo a média desses vários hectares. Ou

seja, se está assumindo que o instrumento será inserido solo representativo da média da área,

próximo a planta que representa a média da área, na profundidade média de extração de água

pela planta, e em um local onde a lâmina de irrigação representa a média da lâmina aplicada em

toda a área. A partir dessa consideração, faz-se o manejo da irrigação para atender a demanda

hídrica do solo e planta nessa posição.

Mesmo que se considere uma quantidade suficiente de sensores ao longo do campo, de

forma a representar toda a variabilidade existente, como reagiremos a essas informações para

tomar decisão? Irrigamos para satisfazer a necessidade da parte mais seca do campo, garantindo

que nenhuma planta nesse campo sofrerá estresse? Ou irrigamos para atender a demanda do

ponto mais úmido, garantindo que não será aplicada água em excesso em nenhuma parte do

talhão, mas correndo o risco de ter redução de produtividade nas partes mais secas?

Todas essas questões precisam ser consideradas quando estivermos pensando em um

sistema para monitorar a umidade do solo.

2.4. Técnicas para Medição da Umidade do Solo

Existem no mercado equipamentos que utilizam ambas as técnicas de medição da água no

solo - tensão ou umidade volumétrica. A maioria dos equipamentos mede umidade volumétrica.

As tecnologias que têm surgido estão deixando de lado técnicas que demandavam muita mão-de-

obra e medições manuais para sistemas que demandam pouca mão-de-obra e coletam

automaticamente os dados, mas requerem também maior investimento inicial.


32

2.4.1. Técnica da Cápsula Porosa

Medidores que utilizam capsulas construídas com materiais porosos, que permitem que a

passagem e armazenamento de água em seus poros. No solo seco, a água é retirada desses poros

da capsula. Em um solo mais saturado, a água move do solo para dentro da capsula.

Instrumentos que utilizam essa técnica medem a tensão de água no solo.

O exemplo mais clássico desses equipamentos são os tensiômetros.

Tensiômetros

O tensiômetro (Figura 9) é um instrumento que mede diretamente a tensão de água no

solo. Ele consiste de uma capsula porosa de cerâmica na ponta de um tubo plástico selado e cheio

de água, e de um vacuômetro (tensiômetro).

Figura 9 – Tensiômetro convencional (A). Versões eletrométricas de tensiômetro (B). Tensiômetro

convencional com transdutor de pressão para leitura automatizada.

A capsula de cerâmica é enterrada no solo e permite que a água se mova livremente entre

o tensiometro cheio de água e o solo. A medida que o solo ao redor do tensiometro seca, a tensão

no solo aumenta, e a água sai do tensiômetro para o solo até que a tensão dentro do tensiometro

se equilibre com a tensão do solo. Como o tensiometro é um tubo selado, a medida que a água se

move para fora da capsula de cerâmica, uma pressão negativa (ou seja, um vácuo, ou suçcção) é

criada dentro do tensiometro, equivalente a tensão de água no solo. Se a água ao redor do

tensiometro fica mais úmido (pelo evento de uma chuva ou irrigação), a tensão de água no solo é

reduzida, e água do solo se move para dentro da capsula de cerâmica, e para dentro do

tensiometro, e a pressão no tensiometro é reduzida.


33

A medição da tensão no tensiômetro se relaciona diretamente com a quantidade de

energia que a planta precisa desprender para retirar água do solo. Dessa forma, é uma medida

com mais significado por si só do que a medição da umidade volumétrica.

Uma forma de facilitar medições com tensiometros é utilizar transdutores de pressão

conectados a um display digital, ou até mesmo conectados a um datalogger para leitura e

armazenamento automático de dados.

Tensiômetros contudo, não podem ser utilizados em solos com tensão muito superiores a

75kPa. Tensões acima desse valor fazem com que o vácuo dentro do tensiometro se quebre,

permitindo entrada de ar dentro do equipamento, e inutilizando as leituras. Apesar de tensões

abaixo de 75kPa serem satisfatórias para o manejo de diversas culturas hortículas, ela não é

adequada para outras culturas, principalmente quando se deseja fazer uma irrigação apenas

suplementar, que implicará em maiores tensões de água no solo.

A disponibilidade de versões eletrométricas de tensiômetros também tem crescido

recentemente. Outra alternativa para facilitar o uso dos tensiômetros é a associação de

transdutores de pressão, conectados a dataloggers, que substitui o vacuômetro (ou manômetro)

nos tensiômetros convencionais.

2.4.2. Técnica da Atenuação de Neutrons

Medidores que utilizam da técnica de atenuação (ou termalização) de neutros, também

chamados de “sonda de nêutrons” (Figura 10), medem os nêutrons de movimentação rápida no

solo, que são desacelerados (atenuados) por uma colisão elástica contra partículas de hidrogênio

no solo. O hidrogênio está presente no solo como constituinte da matéria orgânica, dos minerais

de argila e da água do solo. A água é a única forma de hidrogênio que irá mudar entre uma

medição e outra. Desta forma, qualquer mudança medida pela sonda de nêutrons é devida à

mudança na quantidade de água, que implicará em uma contagem maior de nêutrons

relacionados a um incremento da umidade do solo.


34

Figura 10 – Sonda de atenuação de neutrons.

A maior vantagem da sonda de nêutrons é o tamanho do raio de medição (de influência)

do equipamento, que equivale a uma esfera de até 20cm de raio. A maior desvantagem é a

demanda crescente dificuldades na obtenção de licenças de aquisição e operação deste

equipamento junto a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Pela elevada precisão e

acurácia do método, a sonda de nêutrons é considerada como sendo a única técnica de medição

de umidade do solo com validade científica, e é considerada assim uma medida padrão da

umidade volumétrica do solo.


35

2.4.3. Técnica da Constante Dielétrica do Solo

A constante dielétrica do solo é uma medida da capacidade que materiais não-condutores

têm de transmitir ondas ou pulsos eletromagnéticos. A constante dielétrica de um solo seco é

muito mais baixa do que da água. Pequenas mudanças na umidade do solo causam grande

impacto no valor da constante dielétrica medida.

Métodos que utilizam esse princípio para estimar a umidade volumétrica do solo também

são chamados de métodos eletrométricos.

Dois métodos têm sido utilizados para medição da constante dielétrica e, por calibração,

da umidade do solo. O primeiro é o TDR (Time Domain Reflectometry – do inglês Reflectometro de

Domínio do Tempo) (Figura 11). O segundo é o FDR (Frequency Domain Reflectometry – do inglês

Reflectometro de Domínio da Frequência).

Figura 11 – Equipamentos do tipo TDR e FDR


36

A velocidade com que um sinal eletromagnético passa por um material varia de acordo

com a constante dielétrica desse material. Assim, equipamentos do tipo TDR enviam um sinal

através de sondas de metal enterradas no solo. O sinal alcança o final das sondas e é refletida de

volta para o controlador do TDR. O tempo gasto par ao sinal retornar depende da constante

dielétrica do solo, que está relacionada a umidade do solo ao redor da sonda. Dentre os

equipamentos eletrométricos, os do tipo TDR resultam na medição mais robusta da umidade do

solo e demandam pouca recalibração entre diferentes tipos de solo. Sua desvantagem é o custo

inicial elevado.

O método FDR, medem a constante dielétrica do solo colocando o solo entre duas placas

elétricas, formando um capacitor. Por isso, esse método é constantemente chamado de

capacitância. Quando uma voltagem é aplicada nas placas elétricas, a frequência, que varia de

acordo com a constante dielétrica, pode ser medida. A maior parte dos equipamentos que

surgiram no mercado recentemente utilizam o método FDR.

Todos os métodos eletrométricos compartilham do mesmo problema, que é a pequena

área de medição ao redor do sensor, não maior do que 10cm de raio, com 95% da esfera de

influência da medição em um raio inferior a 5cm. Essa é a razão das maiores inconsistências nos

valores de medições de umidade, causadas por distúrbios e bolhas de ar próximas a sondas ou

tubos de acesso. Um sensor desenvolvido da Nova Zelandia, chamado Aquaflex, tenta reduzir

esses erros através de um sensor único e longo que integra suas medições ao longo de 1 metro.

Nessa categoria de equipamentos FDR, encontra-se uma grande variedade de opções.

Algumas delas são Diviner, Gopher, EnviroScCAN e Thetaprobe.

2.5. Adoção de Boas Práticas na Conservação da Água e Solo

Avanços extraordinários, tanto para o meio ambiente quanto para sustentabilidade

financeira da produção de cana-de-açúcar, foram alcançados com a massificação da estratégia de

colheita de cana verde (CCV), em detrimento da colheita de cana com queima. Essa pode ser

considerada, sem dúvida, a mudança mais significativa nos últimos anos para a sustentabilidade

do setor.

No sistema de colheita de cana verde, a cana é colhida verde, sem queima, e a palhada

(folhas e palmito) é mantida como cobertura do solo. Essa prática tem mudado drasticamente não

só o processo de colheita, mas também todo o manejo da cultura. Nas áreas apropriadas para a

prática, ela tem propiciado benefícios ambientais, agronômicos, financeiros e sociais. A prática da


37

CCV implica em redução tremendas de erosão do solo e, principalmente, de retenção (Figura 12) e

infiltração de água no solo. A palhada da cana reduz a velocidade da água chegando ao solo e

disponibiliza mais tempo para a água de irrigação e chuva infiltrar no solo. Ham et al (2000)

menciona incremento de até 25% no tempo de infiltração.

Figura 12 – Efeito da palhada na conservação da água no solo e na produtividade da cana-de-açúcar. Adaptado de Oliveira et al., (1999).

A medida que a palhada se decompõe, a estrutura do solo na superfície melhora,

adicionalmente ainda maior capacidade de infiltração de água ao solo. Adicionalmente, na cultura

jovem, com pouco fechamento/sobreamento do solo, a palhada ainda funciona como mecanismo

para redução da evaporação direta da água do solo. Em medições na Austrália, a palhada

conseguir conservar até 40mm a mais de água no solo.

A prática da calagem e gessagem também colaboram para melhorar a estrutura,

infiltração e armazenamento de água no solo, além de resolverem o problema da acidez e toxidez

por alumínio em profundidade, permitindo aumento da profundidade radicular efetiva e,

consequentemente aumentando o volume de água disponível. A adição de matéria orgânica em

profundidade pode gerar o mesmo tipo de benefício.

Na África do Sul, pesquisas já mostraram que sistemas de preparo mínimo do solo, com

uso de glyphosato para destruir a soqueira e preparo somente na faixa de plantio, resultaram em

redução de erosão e aumento da produtividade em comparação com o preparo convencional em

área total (Jggo e Moberly 1996). Os ganhos em produtividade variaram em função do tipo de


38

solo, sendo significativos em alguns tipos e mínimos em outros. Outros benefícios alcançados pelo

preparo mínimo foi o aumento da matéria orgânica e redução da densidade do solo.

Um estudo muito interessante realizado por Haywood e Mitchell (1987), utilizou

simuladores de chuva para comparar a perda de solo e água entre preparo de solo mínimo e

convencional, em uma cana no estágio de 6 folhas. Os resultados mostraram que a perda de solo

poderia ser reduzida em até 60% no sistema de preparo reduzido. A perda de água poderia ser

reduzida em até 30%. A prática do preparo mínimo já tem sido utilizada com frequência na

Austrália e Ilhas Maurício. No Brasil, experimentos realizados em São Paulo há mais de 10 anos

também mostram os benefícios da prática. No Cerrado, grande esforço tem sido dedicado por

pesquisadores da Embrapa Cerrados, tanto para medir os benefícios, quanto para desenvolver

técnicas de adubação e correção do solo em profundidade para o chamado plantio-direto da cana.

Contrariamente a esses princípios de cultivo mínimo, algumas iniciativas buscam o preparo mais

intenso e profundo do solo, a exemplo do sistema Penta. A intensificação e aprofundamento do

preparo de solo vai na contra-mão do que ocorreu com os grãos, cujo plantio-direto revolucionou

o setor. Muito ainda há o que se pesquisar e avaliar sobre os benefícios e desvantagens de cada

método, mas as razões pelas quais buscamos aprofundar o conhecimento permanecem: i)

desejamos um sistema radicular profundo em cultivo de sequeiro para aumentar a água e

nutrientes disponíveis para a cultura; ii) desejamos criar um solo rico e bem estruturado; iii)

desejamos ter custos mínimos, retornos mais elevados e, iv) desejamos maior conservação e uso

mais eficiente da água de chuva e irrigação, e maior sustantebilidade do nosso ambiente de

produção.

Quando o produtor tiver acesso a água para irrigação, a boa manutenção da soqueira

atual é essencial também para o resultado da soqueira subsequente. Irrigue até o mais próximo

possível da data de colheita (considerando prazos mínimos para entrada de máquina e otimização

de ATR).

A boa manutenção dessa planta terá grande impacto no resultado da próxima soqueira.

Dê preferência para salvar as variedades de cana mais sensíveis a perda de perfilhamento

por déficit hídrico.

Canas colhidas nas épocas mais secas, seja pela baixa produtividade, seja pelo menor

conteúdo de água no material vegetal, permitem colheita a velocidades maiores. Contudo,

aumentar a velocidade de colheita para aumentar eficiência operacional e reduzir custos de

colheita também podem levar a riscos de perda de cana no campo e arranquio e/ou dano da


39

soqueira, afetando a produtividade e longevidade das colheitas subsequentes. Reduzir os danos a

soqueira colabora para uma colheita de sucesso no próximo ano, e pode ser alcançada através do

ajuste correto do ángulo dos levantadores de cana, reduzindo os danos no corte de base (ajuste

adequado da rotação das facas em função da velocidade de colheita), reduzindo a velocidade de

colheita a medida que as facas ficam cegas, e não trafegando sobre a soqueira. Também

considere otimizar a velocidade dos alimentadores no processo de limpeza para reduzir perdas.

Caso pretenda destruir a soqueira mecanicamente, considere realizar a operação quando

o solo ainda contiver alguma umidade. Caso seja necessário repasse do implemento, faça a

operação imediatamente após a primeira passada, para evitar perdas adicionais de água do solo.

Um solo com superfície mais rugosa, típica de quando se faz a primeira aração, possui

maior área de evaporação da água do que uma superfície mais lisa e uniforme. Então, deixe a

superfície lisa e uniforme o mais rápido possível para evitar perda da água do solo. Considere

práticas de preparo mínimo, revolvendo o solo somente no local onde a cana será plantada.

Práticas de plantio direto (cana sobre cana) já têm sido utilizadas com sucesso em algumas

regiões. Mas lembre-se, cultivo mínimo ou plantio direto, apesar de aparentar ser mais simples, é

mais complexo e demanda grande suporte técnico para não comprometer a qualidade da cana

plantada e soqueiras sucessivas.

Evite cultivar o solo simplesmente para controlar ervas-daninhas, uma vez que

revolvimento do solo implica em perda ainda maior de água. Use herbicida sempre que possível.

Isso também vale para a destruição de soqueira. Lembre-se que glyphosato pode ser mais

eficiente na destruição da soqueira quando ela estiver saudável e na altura do joelho.

Somente plante a próxima cana quando tiver umidade suficiente no solo para uma boa

germinação e perfilhamento. O uso de rodas compactadoras nas plantadeiras, além de retirar os

bolsões de ar e melhorar o contado do solo com os toletes, tem um papel muito importante na

redução da evaporação de água do solo.

Para que a cana tenha boa germinação é importante se evitar torrões, mas também não é

necessário preparar o solo até virar pó. Lembre-se movimentação excessiva do solo implica em

perda desnecessária de umidade.


40

2.6. Relações Planta-Água

2.6.1. Demanda Hídrica

A cana-de-açúcar é uma planta originária dos trópicos. Por isso, para atingir produtividade

máxima, precisa de suprimento abundante de água, seja por meio de chuva, irrigação, ou seja,

pela combinação de chuva e irrigação (Ham et al., 2000).

A demanda hídrica potencial (máxima) da cana-de-açúcar é influenciado por fatores

inerentes às condições climáticas, sistema de produção, período de plantio, potencial genético do

cultivar, estágio de desenvolvimento, do espaçamento de cultivo. Contudo, valores ide demanda

hídrica inferiores ao potencial podem ser medidos ou estimados, como resultado de causas

diversas de estresse biótico e abiótico, como pressão de pragas e doenças, compactação,

deficiência nutricional, oferta hídrica limitada, etc.

Por isso, precisa-se ter muita clareza com relação ao que se está dizendo quando fala-se

em demanda hídrica. Precisa-se ter clareza se o termo está sendo utilizado para definir a demanda

hídrica potencial para uma dada região, cultivar e sistema de produção, ou se é a demanda hídrica

resultante de, além desses fatores, uma diversidade de estresse bióticos e abióticos, e portanto,

inferior a demanda potencial.

Naturalmente, em regiões como maior radiação, temperatura, velocidade do vento e

menor umidade relativa, e ainda, com maior oferta hídrica, o desenvolvimento, produção de

biomassa e, consequentemente, demanda hídrica da cultura será maior. A demanda em fase de

pleno crescimento e desenvolvimento da biomassa também é maior do que nas fases iniciais de

crescimento e do que na fase de maturação. Espaçamentos mais adensados também tendem a

aumentar a demanda hídrica. Maior disponibilidade hídrica na zona radicular implica em maior

desenvolvimento da biomassa que, consequentemente, também terá maior demanda hídrica para

manter transpiração e respiração do que uma cana com biomassa restrita por déficit hídrico.

Diversos métodos podem ser utilizados para medição ou estimativa da demanda hídrica

da cultura. Dentre os métodos mais confiáveis para determinação da demanda hídrica da cultura

estão: lisímetros, razão de Bowen, Eddie Covariância e o balanço de água no solo.

Independentemente do método utilizado, provavelmente as maiores inconsistências na

mensuração da demanda hídrica potencial das culturas mundo afora, e também com frequência

no Brasil, é decorrente do não fornecimento de condições ótimas para o crescimento e


41

desenvolvimento da cana. Comumente, fornece-se uma adubação que é o chamado “padrão da

usina”, que é suficiente para produzir boas produtividades nas áreas comerciais, mas não

suficiente para não restringir o potencial genético da cultura. Outro erro comum é o suprimento

insuficiente de água, seja pela aplicação de lâminas baixas, seja pela baixa frequência da irrigação.

Outras formas de estresse, como por exemplo, pressão de pragas e doenças também pode reduzir

a máxima produção e demanda hídrica. Observe que, a demanda hídrica potencial (máxima) da

cultura em uma dada região deve ser restringida apenas pelo clima, fase de desenvolvimento,

espaçamento de cultivo, e pelo potencial genético do cultivar utilizada.

Apesar da grande variabilidade de metodologias e resultados encontrados para a

demanda hídrica da cana-de-açúcar, a mensagem principal permanece a mesma, diferentes

regiões precisam de diferentes quantidades de irrigação (Bruce, 2002).

Seguem abaixo alguns valores de demanda hídrica medidos ou estimados para diferentes

regiões de produção e diferentes sistemas de produção.

Utilizando a metodologia do lisímetro, em Burdekin na Austrália, Kingston (1994) mediu

uma demanda hídrica anual de 1786mm.

Também para a região de Burdekin, na Austrália, Keating et al., (1999) estimaram através

de modelagem demanda hídrica de 1502mm.

Para certa região da Suazilândia, país do extremo sul africano, McGlinchey (1988)

demanda hídrica anual também ao redor de 1500mm.

Carr e Knox (2011) apresentaram uma revisão sobre as relações hídricas e as demanda

hídrica da cana-de-açúcar. Nessa revisão, esses autores relatam valores de demanda hídrica

annual predominantemente entre 1.100 a 1.800 mm, dependendo do local, com valores de pico

de demanda diária entre 6,0 a 15,0 mm.

Em Rio Largo, Alagoas, Sampaio Neto (2010) observaram valores de demanda hídrica

annual de 1774, 1413 e 1.689 mm, para a cana-planta, primeira e segunda socas,

respectivamente. Esses autores ainda apontam que esses valores de demanda poderiam ter sido

maiores pois, em alguns períodos, ainda ocorreu estresse hídrico apesar da suplementação de

irrigação.

Gava et al. (2010) observaram, em cultivo de cana-de-açúcar irrigada em São Paulo,

demanda hídrica annual de 1070 mm e 1083 mm, em dois anos consecutivos.

Carmo (2013), em um produção de cana-soca irrigada por gotejamento subsuperfical no

semiárido de Juazeiro, Bahia, mensurou demanda hídrica anual de aproximadametne 1480mm.


42

De acordo com Doorenbos e Kassam (1979), a demanda hídrica anual da cana-de-açúcar

varia entre 1500 mm e 2500 mm.

Pacheco et al. (1983) observaram valores de evapotranspiração acumulada para a cana-

de-açúcar entre 1600 mm e 1800 mm, na Província de Matanzas em Cuba, entre 1420 mm a 1650

mm, em Porto Rico, e de 1936 mm na Argentina.

Alfonsi et al. (1987) citam que nas áreas canavieiras do Brasil, o total de precipitação

pluviométrica anual varia de 1100 a 1500 mm e que, por isso, a demanda hídrica real (e não a

potencial) deve ser de valores ainda menores que esses.

2.6.2. Resposta da Cana à Irrigação

A resposta da cana à irrigação em uma determinada região, basicamente, dependerá do

nível de estresse hídrico sofrido pela lavoura nessa região, além do potencial genético do cultiva

utilizado e de questões relacionadas ao manejo da cultura, como tratos fitossanitários, nutrição,

etc.

Regiões com elevado déficit hídrico, precipitação concentrada em poucos meses do ano,

elevada radiação e temperatura tendem a ter maior potencial de resposta à irrigação do que

regiões com maior oferta hídrica, precipitação mais distribuída ao longo do ano, temperaturas

mais amenas e menor disponibilidade de radiação. As condições de solo e clima no bioma Cerrado,

por exemplo, apesar de menos favoráveis e mais desafiadoras para a produção de cana-de-açúcar

de sequeiro do que nas áreas tradicionais de produção (Hernandes et al., 2014), apresentam

também maior potencial de resposta à irrigação.

É muito importante enfatizar que um sistema de produção irrigado é profundamente

diferente de simplesmente se adicionar água a um sistema de produção de sequeiro. Há uma

diversidade de ajustes e aprimoramentos que devem ser feitos concomitantemente, para que a

adição de água ao sistema resulte em retorno de produtividade.

Além disso, a resposta da cana será resultado do nível de suplementação da irrigação em

relação a demanda máxima, ou seja, demanda potencial da cultura. Ou seja, dependerá do grau de

satisfação de demanda hídrica potencial que será oferecido a cultura.


43

Efeito da Irrigação no crescimento da cana-de-açúcar

A cana cresce mais rápido em condições ideais de temperatura, radiação e umidade no

solo. Já foi medido crescimento de colmo de até 3,3cm por dia (Ham et al 2000). Mas à medida

que a cana consome a água disponível no solo, a água remanescente fica retida a tensões maiores,

demandando que a cana use mais energia para retirá-la do solo e, consequentemente, a taxa de

crescimento do colmo reduz rapidamente em resposta ao estresse hídrico (Figuras 13 e 14).

Figura 13 – Taxa de crescimento de colmo após a irrigação, em experimento conduzido em Burdekin, Austrália. Ham et al., (2000).

Figura 14 – Taxa de crescimento de colmo em função do potencial de água no solo, em experimento conduzido em Burdekin, Austrália. Ham et al., (2000).

Efeito da Irrigação na Produtividade da Cana-de-açúcar

No Brasil, como já mencionado, as produtividades médias de cinco cortes estão próximas

ou inferiores a 80 toneladas por hectare. A produtividade de cana planta, na média, é inferior a

105 toneladas por hectare. Apesar da cana-de-açúcar ser considerada uma espécie rústica com


44

grande tolerância a seca. Entretanto, a verdade a respeito da robusteza da cana-de-açúcar não

pode desfazer outra verdade que diz respeito a sua característica de planta C4, com grande

potencial de conversão de água em nutrientes em biomassa. Ou seja, a capacidade da cana-de-

açúcar de sobreviver em ambientes hostis não cancela suas habilidades de responder

substancialmente para produção de biomassa em ambientes com elevada oferta de água, radiação

e nutrientes.

Na Suazilândia, extreme sul africano, enquanto a produtividade media das áreas de

sequeiro ficam ao redor de 70 ton/ha, nas áreas irrigadas, a media de 13 cortes é de 120 ton/ha.

Em áreas de produção no noroeste de Minas Gerais conduzidas sob pivo central,

produtividades medias próximas de 200 ton/ha tem sido reportadas.

Em áreas com irrigação suplementar moderada das Usinas Jalles Machado e Otávio Lage,

no municipio de Goianésia-GO, produtividades acima de 150 ton/ha são comuns, enquanto nas

áreas de sequeiro, as produtividades medias de 5 cortes raramente ultrapassam 100 ton/ha.

Rosenfeld & Leme (1984) constataram aumentos de 13 e 16 % na produtividade de cana

planta e cana soca, respectivamente, irrigadas entre os meses de agosto e dezembro. Na região de

cerrado de Minas Gerais, onde ocorrem períodos mais severos de deficiência hídrica,

Coelho et al. (2002) encontraram ganhos de produtividade de até 97% com irrigações

mensais.

Trabalhos de pesquisa em várias regiões produtoras do mundo (Bahadar et al., 2000) e do

Brasil, com algumas variedades de cana-de-açúcar, têm comprovado em irrigação no aumento da

produtividade, tanto de colmo como de açúcar e álcool. No Brasil, foram conduzidos alguns

estudos recentes com o objetivo de avaliar a técnica da irrigação na cultura da cana-de-açúcar em

diferentes ambientes de produção (Dalri & Cruz, 2002; Dantas Neto et al., 2006; Farias et al., 2008,

Gava et al., 2008; Dalri & Cruz, 2008; Dalri et al., 2008, Oliveira et al., 2008, Carvalho et al., 2009 e

Andrade Júnior et al., 2009).

De forma geral, quando submetida a condições adequadas de temperatura, radiação e

nutrição, o crescimento da cana-de-açúcar é proporcional à quantidade de água disponível. De

forma geral, para cada 10mm de água utilizado pela cultura, aproximadamente, 1 tonelada de

cana é produzida (Inman-Bamber et al. (2002). Contudo, o uso muito eficiente das práticas de

irrigação pode produzir, com a mesma quantidade de água, até 15 toneladas de cana por hectare.

Agora, a necessidade de água exata é necessária, e qual parcela dessa água deveria ser fornecida


45

via irrigação varia de região para região como citado por Holden et al 1998, Inman-Bamber et al

2002, Bufon et al 2011, e muitos outros.

Em experimentação com cana-planta sob gotejamento subsuperficial em Terezina-PI,

Andrade Júnior et al. (2012) encontraram respostas substanciais à irrigação para produtividade de

cana, açúcar e álcool (Tabela 3).

Tabela 3. Produtividade de colmos (TCH, em Mg ha-1), açúcar (TAH, em Mg ha-1) e álcool (VAH, em m3 ha-1) de dez variedades comerciais de cana-de-açúcar submetidas a

Na Figura 14 é apresentada a curva de produção de cana-de-çúcar, variedade RB-867515,

conduzida nas safras 2006/2007 à 2008/2009, em função de diferentes níveis de irrigação

localizada subsuperficial, tendo sido esses níveis calculados como percentuais de reposição de 0%

(sem irrigação), 45%, 90%, 135% e 180% da evapotranspiração de referência – ETo, nas condições

edafoclimáticas de Coruripe, Alagoas (Resende, 2013). Foi observado que o manejo da irrigação

com base em 135% da ETo foi o que proporcionou os maiores níveis de produtividade ao longo de

três ciclos de cultivo. O incremento médio de produtividade em relação ao plantio conduzido sem

irrigação foi de aproximadamente 14%. Um incremento de 16 e 11% em relação à cana não

irrigada foi obtido com irrigação de cana por Carretero (1982), para os ciclos de cana planta e

primeira soca, respectivamente. Por outro lado, na região de Botucatu, Dalri (2002) obteve

incremento de produção de colmos de 45%, em relação à cana não irrigada.


46

Figura 14. Curva de produção de cana variedade RB-867515, para três ciclos de plantio, sob diferentes níveis de irrigação.

Nos últimos anos, experiências de elevadas produtividades de cana-de-açúcar irrigadas

por pivô central em áreas de alta fertilidade têm sido reportadas. Em uma área no Noroeste

Goiano, um fornecedor da Usina BEVAP alcançou produtividades próximas a 200 toneladas por

hectare. Experiências semelhantes também foram reportadas para algumas áreas da Usina Jalles

Machado e Usina Otávio Lage, no município de Goianésia-GO. Em ensaios exploratórios com cana

irrigada em Planaltina-DF, Bufon et al (2013) também reportaram produtividades de cana de ano

próximas a 200 toneladas por hectare. Em três experimentos em área comercial na Usina Jalles

Machado, Bufon et al (2014) reportaram produtividades médias próximas a 260 toneladas por

hectare para uma determinada variedade de maturação tardia.

Nas Figuras 15, 16 e 17 são apresentados valores de produtividade de colmos e açúcar de

variedades de ciclo precoce, médio e tardio, respectivamente, apresentados por Bufon et al (2014)

nas três experiências citadas no tópico anterior, na Usina Jalles Machado, em Goiás. Foram

obtidos valores elevados de produtividade de colmos e açúcar, até mesmo para condições de

sequeiro. Nessas áreas, além de um tratamento fitossanitário mais cuidadoso, também se garantiu

uma disponibilidade de nutrientes no solo que não fosse, em nenhuma hipótese, restritiva ao

crescimento e desenvolvimento da cultura. De forma geral, a única variável que limitou a

produtividade dessas lavouras foi a disponibilidade de água.

Em condições de sequeiro, as produtividades de colmos e açúcar reduziram-se à medida

que se avançava ao longo da safra. Esse é um grande paradigma no setor sucroenergético – as

produtividades caem do início para o final da safra. Contudo, o que esses resultados também nos

mostram é que, na verdade, produtividades para sistemas irrigados aumentaram ao invés de

caírem ao longo da safra. Isso representa uma grande quebra de paradigma – sob sistema de


47

produção irrigado, as produtividades podem aumentar a medida se caminha durante a safra.

Uma questão muito importante para o manejo em sistema irrigado de produção é o

processo de maturação da cana. Sabe-se que, quando bem nutrida e com disponibilidade hídrica

satisfatória, a cana-de-açúcar tende a estender o período de crescimento, quando comparada ao

cultivo submetido a estresse hídrico, ou qualquer outro tipo de estresse biótico ou abiótico. Isso

não significa, no entanto, que cana-de-açúcar irrigada é “aguada”, ou que não produz açúcar.

Figura 15. Curva de resposta de produtividade de colmos e açúcar para variedades de maturação precoce, em ciclo de cana planta, cultivadas na Usina Jalles Machado em Goianésia-GO.

Figura 16. Curva de resposta de produtividade de colmos e açúcar para variedades de maturação

média, em ciclo de cana planta, cultivadas na Usina Jalles Machado em Goianésia-GO.


48

Figura 17 – Curva de resposta de produtividade de colmos e açúcar para variedades de maturação tardia, em ciclo de cana planta, cultivadas na Usina Jalles Machado em Goianésia-GO.

Quando o gerenciamento de irrigação é realizado com critérios técnicos bem definidos e a

irrigação é utilizada para controlar o processo de maturação, podem-se obter níveis de

concentração de açúcar no colmo iguais ou mesmo superiores aos obtidos em condições de

sequeiro. Isso pode ser visto claramente comparando-se as curvas de resposta de produtividade

de açúcar e colmos nas Figuras 15, 16 e 17. Note que a inclinação dessas curvas é muito

semelhante, ou seja, o a concentração de açúcar atingido sob condições de sequeiro ou irrigado

foi muito semelhante.

Em alguns casos específicos, as condições operacionais não permitiram que uma

determinada variedade chegasse ao pico de maturação nas condições de satisfação hídrica mais

favorável. Conduto, as diferenças em concentração de açúcar entre os tratamentos sequeiro e

irrigado, por serem proporcionalmente muito inferiores aos avanços alcançados nas

produtividades, não tiveram nenhuma influência nas curvas de resposta de produtividade de

açúcar. Em resumo, o que determinou a produtividade de açúcar por hectare foi a produtividade

de colmos, e não a concentração de açúcar. E o que mais importa no processo é a produtividade

de açúcar por hectare. É a verticalização deste número que muda drasticamente a

sustentabilidade e competividade no setor.

As curvas de resposta de produtividade de colmos e açúcar para algumas variedades

apresentadas nas Figuras 15, 16 e 17 são apresentadas novamente na Figura 18. Contudo, na

Figura 18, elas foram intencionalmente plotadas em conjunto, sem os valores de produtividade,

para que algumas questões importantes sejam compreendidas. Cada linha representa o potencial


49

de resposta (“responsividade”) de uma determinada variedade de cana-de-açúcar ao incremento

da satisfação da evapotranspiração potencial da cultura.

Primeiro, observa-se que, para determinado ambiente de produção, quanto mais inclinada

for a curva de resposta mais responsiva é a variedade à adição de irrigação.

Uma segunda observação importante pode ser feita quando comparamos as linhas de

mesma cor. Observe, por exemplo, as duas linhas vermelhas, ou as quatro linhas verdes. Perceba

que a forma e inclinação delas é semelhante, ou seja, elas possuem o grau de responsividade a

adição de irrigação semelhantes. O que muda então entre essas variedades? A diferença é que

elas possuem potencial genético intrinsicamente diferentes umas das outras. Assim, apesar de

possuírem o mesmo grau de responsividade à água, algumas delas partem de um nível de

produtividade mais elevado, já nas condições de sequeiro. Resumidamente, a responsividade à

irrigação pode ser semelhante entre essas variedades, mas o potencial produtivo de cada uma

delas é substancialmente diferente.

Figura 18 – Perfil de responsividade de diferentes variedades de cana-de-açúcar quando submetidas a diferentes níveis de satisfação da evapotranspiração potencial, por meio de irrigação. Curvas baseadas em dados reais para ciclo de cana planta, cultivadas na Usina Jalles Machado em Goianésia-GO.

Ainda, outra observação importante pode ser feita quando comparamos a curva de

resposta à irrigação das três variedades representadas pelas linhas sólidas de cor diferente

(vermelha, verde e azul). Observe que quando submetidas a estresse hídrico severo, as variedades

não se diferenciam muito em potencial produtivo. Contudo, quando o estresse hídrico é reduzido,


50

as melhores variedades conseguem imprimir seu potencial genético e se diferenciarem

substancialmente de outros materiais. Em suma, o estresse hídrico nivela as variedades por baixo,

ao passo que a boa satisfação da demanda hídrica permite que os melhores materiais expressem

todo seu potencial.

Observa-se também que as variedades mais responsivas à irrigação, ou seja, aquelas com

curva de resposta mais inclinada, não são, necessariamente, as que atingem maior produtividade.

A responsividade da variedade representada pela linha azul sólida, por exemplo, é superior a

responsividade da linha verde de traços longos (mais ao alto do gráfico). Isso significa que a

primeira é mais responsiva, ou seja, a que melhor aproveitou a água a ela oferecida. Porém, ela

possui menor potencial produtivo que a segunda variedade.

Uma última observação importante é perceber que, para o ambiente de produção onde

esses dados foram coletados, todas as variedades foram responsivas à irrigação, ou seja, todas

elas aumentaram sua produtividade em comparação com o ambiente de sequeiro. É isso que

acontece quando a cana-de-açúcar é submetida a estresse hídrico severo. Qualquer variedade

agradece e responde à adição de água.

Dessa forma, para a gestão racional dos recursos hídricos e da irrigação, não importa

saber somente se uma dada variedade é responsiva ou não à irrigação. Importa também saber

quanto, e sob que condições hídricas cada variedade responde em termos de produtividade de

colmo e açúcar. É essa resposta quantitativa das diferentes variedades de cana-de-açúcar, sob

diferentes regimes hídricos, diferentes condições de solo e práticas de manejo, que permitirão um

planejamento estratégico racional e sustentável da produção irrigada de cana-de-açúcar.

Uma forma de sintetizar essa análise é através de um número conhecido como eficiência

de uso da água (EUA), que significa a quantidade de produção atingida para cada unidade de água

utilizada pela cultura. Sob essa ótica, não basta que a cultura aumente a produtividade quando lhe

é oferecido mais água, importa que ela retorne o máximo possível de produtividade para cada

gota ou metro cúbico de água que se aplique na lavoura. É com base na eficiência de uso de água

de cada estratégia de irrigação que se pode inferir sobre sua viabilidade e sustentabilidade.

2.6.3. Manejo da Irrigação e maturação da cana

A cana-de-açúcar, ao mesmo tempo em que consegue absorver grande quantidade de

água e convertê-la em biomassa, também é tolerante ao estresse hídrico.


51

Há bastante tempo, sabe-se que a interrupção da irrigação de uma lavoura bem irrigada

até um determinado período antes da colheita poderia elevar a concentração de açúcar no colmo

(Clements, 1980). Uma redução da irrigação na fase final do ciclo e, consequentemente, o

desenvolvimento de um estresse hídrico moderado e controlado, pode aumentar a concentração

de sacarose sem reduzir a produtividade. Esse aspecto é ainda mais importante de ser

compreendido nas áreas onde irrigação suplementar intensa ou irrigação plena é praticada. Em

áreas da Austrália onde se pratica intensamente o uso da irrigação suplementar e plena, essa

estratégia de desenvolver um estresse hídrico moderado e controlado no final do ciclo é bem

dominada e utilizada há vários anos. Uma vantagem adicional ao uso desta técnica é a criação de

melhores condições de tráfego de maquinas na colheita.

De forma geral, o efeito de aumento de concentração de sacarose através de déficit

hídrico controlado deve-se à redução do processo de elongamento celular e crescimento dos

colmos, e incremento proporcional da atividade da planta dirigida para o processo de acúmulo de

sacarose.

Contudo, dominar a prática da maturação por estresse hídrico controlado sem prejudicar

a produtividade não é trivial. São bem complexas as interações entre os diferentes tipos de solo

(diferentes capacidades de retenção de água) e diferentes níveis de demanda hídrica da

atmosfera. Essas interações resultam em evaporação de água do solo e transpiração da planta.

Quando a demanda atmosférica não é atendida pela disponibilidade de água do solo, uma

diversidade de mecanismos de proteção começa a agir na planta para manter e proteger sua

integridade. Diferentes combinações desses fatores podem implicar em diferentes níveis de

estrese hídrico.

Se o estresse hídrico aplicado passar do ponto ótimo, além de não acumular mais

sacarose, a planta começa a utilizar a sacarose outrora acumulada para sua sobrevivência,

causando a chamada isoporização – perda de massa. O nível moderado de estresse hídrico que é

necessário para maturação não tem sido bem observado, o que tem resultado em recomendação

de práticas vagas e inapropriadas (Robertson e Donaldson (1998). Robertson e Donaldson (1998)

já alertavam para o fato de que a otimização da produtividade de açúcar (tonelada de açúcar por

hectare - TAH) através da interrupção da irrigação deveriam ocorrer, mais provavelmente, em

condições em que a cana não perdesse produtividade de colmo (TCH).

Inman-Bamber (1986) descreve que a maturação ocorre quando o potencial de água na

folha está entre -0,2 e -1,2Mpa. Esse estresse hídrico moderado reduz o crescimento vegetativo


52

excessivo, porém, não é suficiente para aumentar a resistência estomatal e a difusão de CO2 nas

folhas. Quando o colmo perde mais do que 10% de matéria seca, em comparação com uma cana

bem irrigada, a produtividade de açúcar (TPH) cai linearmente com a redução da massa seca de

colmo.

Singels et al. (2000) determinou que a concentração de açúcar no colmo foi favorecida

quando o manejo da irrigação imprimiu níveis disponibilidade relativa de água no solo (DRAS)

abaixo de 55%. A redução de biomassa, no entanto, ocorreu bem depois disso, quando DRAS era

de somente 35%.

Se submetida às condições ótimas de temperatura e utilização adequada do estresse

hídrico controlado, o crescimento da cana-de-açúcar é mais acelerado e a concentração de açúcar

é elevada otimizada. Depois de certo tempo submetida ao estresse hídrico controlado, contudo, o

colmo alcança a máxima concentração de açúcar, limitada geneticamente.

Apesar da interrupção forçada da irrigação em um período antes da colheita ser muito

recomendado para evitar danos no solo e na soqueira no processo de colheita, ele não tem,

frequentemente, resultado no processo natural de maturação de colmos desejado. Portanto, caso

não se domine bem tal prática do estresse hídrico controlado, a prática de aplicação de

maturadores seria mais recomendada uma vez que já tem sido empregada com sucesso em anos

recentes.

2.7. Manejo da Irrigação

O processo envolvido na transferência da água no sistema solo-planta-atmosfera é

dinâmico e deve ser monitorado para que se promova o uso racional e eficiente dos recursos

hídricos na produção agrícola. No cultivo da cana de açúcar irrigada, a primeira decisão antes de se

projetar um sistema de irrigação, ou mesmo antes do início do manejo da água para a cultura, é

necessário se definir qual estratégia de irrigação será adotada.

2.7.1. Estratégias de Manejo da Irrigação

A adoção de uma das possíveis estratégias de irrigação baseia-se na análise da oferta

hídrica disponível para irrigação na região, no clima e na expectativa de resposta de produtividade

da cultura na região produtora em questão, e de análises de viabilidade econômica das das

práticas de irrigação. A seguir, algumas estratégias são descritas brevemente.


53

Irrigação de salvamento

A irrigação de salvamento é hoje a estratégia de irrigação mais adotada pelas usinas no

Brasil. Ela consiste na aplicação de somente 1 ou 2 lâminas de irrigação imediatamente após a

colheita, para garantir boa condição de brotação da soqueira. Essa técnica tem ganhado grande

importância à medida que a fronteira da produção de cana-de-açúcar migra para regiões com

maior déficit hídrico no período de colheita.

O excesso do déficit hídrico tem ocasionado perda substancial da longevidade das

soqueiras, justamente devido à má qualidade da brotação da cana no solo extremamente seco

dessas regiões. Mesmo nas regiões tradicionais de produção da cana de açúcar, onde o déficit

hídrico normalmente não é muito acentuado, a estratégia de irrigação de salvamento tem

ganhado espaço à medida que a frequência de anos atípicos com baixa ou má distribuição da

precipitação tem aumentado.

Outro ponto importante de ser comentado é que, mesmo com condições típicas de oferta

hídrica nas regiões tradicionais de produção, fatores limitantes de produtividade têm mudado.

Outrora, a produtividade estava limitada pelo potencial genético das variedades,

fertilidade e tratos fitossanitários eram os principais limitadores da produtividade. Com o

desenvolvimento de soluções parciais ou integrais para esses problemas, lavouras que não

respondiam à adição de água passaram a responder. Por isso, o interesse em estratégias de

irrigação de salvamento tem crescido mesmo nas regiões tradicionais de produção da cana.

Experimentos pioneiros e visionários como os conduzidos pela equipe do agrônomo

Rogério Bremm na usina Jalles Machado (Goianésia-GO), e apresentados na Tabela 4, serviram e

servem até hoje de referência para análise do impacto desse tipo de estratégia de irrigação na

sustentabilidade do setor. Esse tipo de resultado, contudo, só serve para a condição de clima do

ano em que o experimento foi realizado, e para as condições de clima de Goianésia. Esse tipo de

experimentação precisa ser realizado em mais regiões, e utilizando alguns critérios que permitam

extrapolar, com solidez, os dados para outras regiões com tipo de solo e clima distintos.


54

Tabela 04 – Influência de lâminas crescentes de irrigação de salvamento no número de colmos por metro, peso, altura e número de internódios por colmo e porcentagem de falhas na variedade RB845257 cultivada na usina Jalles Machado S.A., município de Goianésia, Goiás (dados não publicados).

Experimentos de avaliação de lâminas ideais para irrigação de salvamento tem sido alvo

de pesquisas da Embrapa Cerrados e, em parceria com o IAC-Cana, experimentos de avaliação do

tempo que diversas variedades suportam sem receber a lâmina de salvamento após o corte têm

sido conduzidos. Esse tipo de informação é extremamente importante, principalmente se

considerarmos que a infraestrutura para irrigação de salvamento das usinas é menor do que a

velocidade de colheita e que, invariavelmente, áreas precisam ser selecionadas para serem

deixadas para trás sem salvamento a medida que a frente de colheita avança. Sabendo que

materiais suportam mais ou menos tempo sem receberem a irrigação de salvamento pode auxiliar

a tomada de decisão de que áreas devem ser salvas prioritariamente. Esse tipo de informação

também poderá ser utilizado no manejo varietal da usina, alocando os cultivares no solo mais

adequado a cada um deles, e sintonizando data de plantio e colheita para minimizar a perda de

produtividade e longevidade do canavial por déficit hídrico.

Irrigação suplementar

Estratégias de irrigação suplementar viam suprir uma porção maior, mas não total, da

demanda hídrica da cultura, principalmente nos períodos de maior déficit hídrico. Diversos níveis

de irrigação suplementar podem ser considerados. Esses níveis podem ser medidos como sendo

uma percentagem da evapotranspiração da cultura (ETc), ou ainda, pelo percentual de redução da

evapotranspiração potencial que se deseja atingir. Em se tratando de culturas como um todo,

normalmente, a máxima eficiência de uso de água das culturas é atingido quando a oferta hídrica

é suficiente para que uma redução da ETc entre 20 e 40%, ou seja quando a ETr fica entre 60 e 80%

da ETc. Experimentos que determinem a produtividade da cana para cada regime hídrico, ou seja,


55

para cada percentual de ETc oferecido para a cana são fundamentais para a análise de viabilidade

e otimização da estratégia de irrigação suplementar. É absolutamente importante que, nesse tipo

de experimentação a água seja o único fator limitante de produção, e que fatores como nutrição e

tratos culturais sejam manejados para não limitarem a produtividade.

Diversos ensaios de resposta a irrigação foram e têm sido desenvolvidos no Brasil e no

mundo afora onde a adubação ofertada é a mesma utilizada para a produção de sequeiro, ou

apenas um pouco acima desse padrão. Não é muito difícil perceber que, eventualmente, nesse

tipo de ensaio, o que estará limitando a resposta da cultura é a nutrição, e não a oferta hídrica.

Esse tipo de problema é, essencialmente, o que tem gerado tanta divergência de resultados de

resposta da cana à água onde, em um caso alcança-se produtividades acima de 200 ton.ha-1 e em

outro, sob mesmo clima e oferta hídrica e com a mesma variedade, não ultrapassa-se 140 ton.ha-1.

Outro problema recorrente observado nos ensaios para avaliação de viabilidade de

irrigação é o controle pouco eficiente da água aplicada e de sua distribuição no solo. É evidente

que, se a sua variável principal na experimentação – a água – não for bem controlada, pouco se

poderá confiar nos resultados obtidos. O que aqui dizemos não é mera crítica, mas um

encorajamento a busca de critérios sólidos de experimentação, para que os resultados que vamos

obter possam, também com solidez, subsidiar a tomada de decisão de investimentos de nossas

usinas em irrigação.

Irrigação Plena

A irrigação plena consiste em oferecer a cultura, via irrigação, toda a água necessária para

que 100% da evapotranspiração potencial (ETc) seja atendida, ou seja, para que a ETr seja

aproximadamente igual a ETc. Naturalmente, essa estratégia é mais comumente considerada em

regiões produtoras onde a chuva pouco contribui para satisfação das necessidades hídricas da

cultura, ou em sistemas de produção extremamente verticalizados, onde espera-se extrair o

máximo da cultura na menor área possível. Casos onde esse tipo de estratégia é viabilizado são

mais raros do que os casos onde uma irrigação suplementar, mesmo que mais intensa, é

praticada.

Para o monitoramento, acompanhamento e estabelecimento de estratégias de manejo da

água na agricultura irrigada pode-se monitorar a planta, o solo e/ou o clima.


56

2.7.2. MÉTODOS DE MANEJO DA IRRIGAÇÃO

Uma vez definido qual a estratégia de irrigação que será adotada, precisa-se escolher qual

o método de manejo da irrigação que será utilizado, ou seja, o método que será utilizado para se

estimar qual a quantidade (lâmina) e quando será necessário irrigar. A esse processo, chamamos

balanço hídrico.

O balanço hídrico nada mais é do que computar toda a água que entra e que sai do

reservatório (o solo). O balanço hídrico é semelhante ao extrato bancário, e buscamos saber qual

o saldo da conta, ou seja, qual o saldo de água disponível para a planta em um dado momento. A

Figura 19 representa o esquema simplificado do balanço hídrico, com todos os principais fatores

de entrada e saída da água no volume do solo explorado pelo sistema radicular.

Figura 19 – Componentes do balanço hídrico do solo.

O cálculo do balanço hídrico representado no esquema da FIGURA 19, é realizado segundo

a equação abaixo:

CAD = P+ Irr – ET - Esc – Perc

Onde


57

CAD é a água disponível para a cultura na zona radicular

P é a precipitação

Irr é a irrigação

Esc é o escoamento superficial, que é a porção da chuva e da irrigação que não consegue infiltrar e escoa sob a superfície do solo para fora da lavoura, carreadores ou cursos d´água.

Perc é a percolação profunda, que é porção da água que entra no solo mas é levada pela gravidade para baixo da zona radicular, onde a planta não consegue extraí-la

Diferentes métodos podem ser utilizados para se realizar esse balanço hídrico. Um dos

métodos mais comumente utilizados é o manejo da irrigação via solo. No manejo via solo,

monitora-se diariamente a água no solo para se estimar o que entrou e o que saiu do sistema.

Entende-se nesse método que, não importa quanto a cultura consumiu de água, quanto escoou,

quando foi percolado em profundidade. O foco é garantir que a caixa d´água do solo não se

esvaziará além do limite mínimo desejado. Além disso, objetiva-se não irrigar além da capacidade

máxima de retenção de água do solo, para minimizar as perdas.

Um outro método também muito utilizado é o manejo da irrigação via clima. No manejo

via clima, estima-se a quantidade de água perdida do solo através da evapotranspiração. A

evapotranspiração é o somatório da evaporação direta da água do solo e da transpiração da

cultura. Para tal, utiliza-se um conjunto de equações e medições de variáveis meteorológicas.

Conhecendo a capacidade de armazenamento de água do solo, e estimando-se a

evapotranspiração diária da cultura, estima-se quando e quanto deve-se irrigar.

Há ainda modelos mistos dessas duas técnicas, que utilizam o manejo via clima, mas que

também faz aferições esporádicas das estimativas de armazenamento de água no solo através de

medições diretas da umidade.

Na continuação desse tópico, daremos mais detalhes sobre o uso desses métodos de

manejo da irrigação para a cana-de-açúcar.

2.7.3. Manejo via Solo

O manejo da irrigação via solo pode atender a qualquer uma das estratégias de irrigação

mencionadas anteriormente (salvamento, suplementar e plena) e pode ser realizado de forma

direta ou indireta.


58

O método direto considerado padrão é o gravimétrico muito utilizado para calibração de

outros métodos. No entanto, caracteriza-se por ser trabalhoso, pontual, demorado (demanda 24

horas de secagem em estufa a 105oC para determinação da umidade) e não pode ser repetido no

mesmo local. Desta forma, métodos indiretos de determinação da umidade têm tido destaque em

uso com aplicação em pesquisas e em áreas de cultivo comercial.

O manejo da irrigação via solo permite estimar o momento mais adequado para se realizar

as irrigações. Permite, também, verificar até que profundidade a lâmina de água aplicada infiltrou

no perfil de solo, por meio de determinações de umidade no perfil do solo antes e depois das

irrigações. Além da verificação da profundidade de irrigação também é possível visualizar o

aproveitamento das precipitações ocorridas.

A Figura 20 apresenta o monitoramento da umidade do solo ao longo do tempo em

período de ocorrência de precipitações. Como os sensores foram instalados em diferentes

profundidades é possível conhecer a frente de molhamento proporcionada por cada evento de

chuva.

Figura 20 - Exemplo de monitoramento da umidade do solo em diferentes profundidades no perfil do solo ao longo do tempo em período de ocorrência de precipitações. A data e o valor das precipitaçes ocorridas estão representados pelas setas na Figura.

No balanço de água no solo as entradas são principalmente a chuva e a irrigação. A

ascensão capilar e o deflúvio superficial e subsuperficial de entrada proveniente de áreas a

montante também podem contribuir para aumento da umidade do solo. Quando estes


59

representarem valores significativos devem ser estimados e contabilizados no processo. A

evapotranspiração, o escoamento superficial e subsuperficial de saída e a lixiviação são as saídas

do balanço. De forma simplificada o balanço hídrico, em um dado intervalo de tempo, pode ser

expresso pela seguinte relação (Libardi, 2005):

CAD = P + LL + Re + Re’ + AC + D + ETc + Rs + Rs’

Onde:

CAD: Variação da capacidade de água disponível no solo (variação no armazenamento de água no solo), mm; P: precipitação, mm; LL: lâmina de irrigação, mm; Re: deflúvio superficial de entrada, mm; Re’: deflúvio subsuperficial de entrada, mm; AC: ascensão capilar, mm; D: drenagem interna ou lixiviação, mm; ETc: evapotranspiração da cultura, mm; Rs: deflúvio superficial de saída, mm; Rs’: deflúvio subsuperficial de saída, mm.

As estimativas de todos os elementos podem ser elaboradas (Reichardt & Timm, 2012;

Libardi, 2005), no entanto, na prática quando se pode desprezar os valores dos fluxos laterais de

água (Re, Re’, Rs e Rs’), bem como a ascensão capilar (AC) e a lixiviação (D). A estimativa da

evapotranspiração real da cultura, apesar de não ser o objetivo primário do balanço hídrico via

solo, também pode ser estimada pela seguinte relação:

ETr = CAD – P – Irr

Desta forma, caso deseje-se estimar o consumo de água da cultura, ou seja, a

evapotranspiração real da cultura (ETr), necessita-se medir a precipitação, a irrigação e a variação

da umidade no perfil do solo. Procedimentos de cálculo dos elementos que compõe o balanço de

água no solo podem ser encontrados em Reichardt & Timm (2012) e Libardi (2005).

No manejo da irrigação via solo, a lâmina líquida de irrigação (LL) que se deseja aplicar

equivale a água prontamente disponível (APD) mencionada anteriormente no texto. A LL (ou APD)

corresponde ao volume de água que pode ser consumido pelas plantas sem que haja redução da

produção. A LL pode ser estimada pela seguinte expressão (Allen et al., 1998):

LL = APD = f . CAD = f . 1000. ( CC - PMP) . pe


60

Onde: LL = lâmina líquida de irrigação, mm; APD = água facilmente disponível, mm; f = fator de consumo de água no solo, ou fator de depleção, decimal (%/100); CAD = total de água disponível no solo na zona de maior concentração das raízes, mm;

CC = teor de água no solo na capacidade de campo com base em volume ou limite superior de retenção de água do solo, m3 m-3;

PMP = teor de água no solo no ponto de murcha permanente com base em volume, m3 m-3; pe = profundidade efetiva das raízes, m.

Para fins de manejo das irrigações, a lâmina líquida de irrigação também pode ser estimada

com base na umidade do solo no dia ou do momento em que se vai realizar a irrigação (i) ou ainda

estar relacionada ao potencial de água do solo crítico para a cultura por meio da curva de retenção

de água no solo, conforme apresentado a seguir:

LL = 1000 . ( CC - i) . pe

Onde: LL = lâmina de irrigação, mm;

CC = teor de água no solo na capacidade de campo com base em volume, m3 m-3;

i = teor de água no solo no dia i, ou relacionado ao potencial de água crítico para a cultura, com base em volume, m3 m-3; pe = profundidade efetiva das raízes, m.

A porcentagem ou fração da água disponível que pode ser consumida antes das irrigações

para não acarretar prejuízo ao crescimento e produção é denominada fator de consumo de água

ou fator de depleção (f, em porcentagem ou decimal), e está relacionado à suscetibilidade da

cultura ao estresse hídrico, sendo utilizado como parâmetro para realização das irrigações.

Para a cultura da cana de açúcar o consumo de 50% da água disponível antes da próxima

irrigação é recomendado como valor médio ao longo do ciclo lembrando a importância do

secamento do solo antes da colheita para favorecimento dos atributos qualitativos (Thompson,

1976; Carr & Knox, 2011). Doorenbos & Kassam (1979) recomendam a adoção de valor variável do

fator “f” para a cultura da cana-de-açúcar em função da demanda atmosférica (Tabela 5).

De um modo geral alguns autores recomendam que no estádio de estabelecimento da

cultura o valor de f seja 0,30 (30%). Por outro lado, nos estádios de desenvolvimento vegetativo e

formação da produção o f deve ser dependente da demanda climática conforme a Tabela 5, em

média cerca de 0,65 (Allen et al., 1998).


61

No período de maturação a irrigação somente deve ser aplicada em condições

extremamente secas e ainda assim com lâminas reduzidas. Para condições de clima quente e seco,

com elevada evapotranspiração, o valor de “f” deverá ser de 10 a 25% menor que os médios. Por

outro lado, em condições amenas, o valor de “f” pode ser acrescido em 20%. Cabe ainda ressaltar

que em condições de irrigações muito frequentes quando adotado o gotejamento subsuperficial

os valores de f devem ser menores, pois a aplicação de lâminas elevadas poderá acarretar em

perda de água e nutrientes por lixiviação. Desta forma, os valores de f podem variar de 10 a 20 %

para esta aplicação. É importante lembrar que o método de irrigação adotado e a capacidade de

uso e aplicação do mesmo deve ser associado a escolha do critério de manejo das irrigações.

Tabela 5 - Valores do fator de consumo de água (f) associados à demanda atmosférica de água. Fonte: Doorenbos & Kassam (1979)

ETo (mm dia-1) 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fator f 0,875 0,80 0,70 0,60 0,55 0,50 0,45 0,425 0,40

Allen et al. (1998) salientam que expressar a tolerância ao estresse hídrico, como função do

fator de depleção de água no solo, não é a forma mais correta, pois a taxa de absorção de água

pelas raízes é influenciada mais diretamente pelo potencial da água no solo e à condutividade

hidráulica do que pela umidade do solo. O potencial de água no solo possui uma relação específica

com a umidade nos diferentes solos, com isso, o valor do fator de depleção (f) também é função

do tipo de solo. Para os argilosos, os valores de “f” podem ser reduzidos de 5 a 10%, e, para os

arenosos, devem ser acrescidos em 5 a 10% em relação aos apresentados na Tabela 5.

O teor de água no solo no dia ou no momento da irrigação ( i) pode estar ou não associado

ao valor de potencial de água no solo crítico para a cultura. Quando se tem o valor da umidade do

solo no dia da irrigação ou no momento anterior a esta pode-se estimar por meio da equação xxx

a lâmina de irrigação necessária para que a umidade do solo retorne ao limite superior de

umidade do solo ( CC). Ainda quando o valor de i considerado estiver relacionado ao potencial

matricial de água crítico para a cultura pode-se proceder a leitura de sensores de monitoramento

do potencial de água no solo e a estimativa da umidade do solo ser calculada por meio da curva de

retenção da água no solo. A Figura 21 apresenta-se um exemplo de monitoramento de água no

solo e realização de irrigações para manutenção da água no solo em uma faixa adequada para

manejo.


62

Figura 21 – Exemplo de monitoramento da umidade do solo e visualização de estratégia de manejo que resulta na manutenção da água no solo até um valor relacionado ao potencial de água crítico ou em uma faixa adequada e com as irrigações a lâmina de irrigação deve repor a umidade

do solo ao limite superior de retenção de água no solo ( CC). Para a cana-de-açúcar o valor de potencial de água crítico está por volta de – 80 a –100 kPa,

considerando que valores mais negativos devem ser aplicados no estádio de maturação. Quando

adotado o sistema de irrigação por gotejamento, que molha apenas parte do volume de raízes,

este potencial deve ser mantido em faixa adequada de aproximadamente –10 a -30 kPa entre as

irrigações. Para tanto, há necessidade de se monitorar a água no solo (umidade ou potencial de

água no solo) para se determinar o momento correto da irrigação. Com o uso de sensores de

monitoramento da água no solo instalados em diferentes profundidades ainda pode-se proceder

ajustes na lâmina de irrigação quando necessário. A Figura 22 apresenta um exemplo do

monitoramento do potencial de água no solo cujo objetivo era manter o valor do sensor instalado

a 0,3 m de profundidade na faixa de –10 a -30 kPa entre as irrigações. De acordo com a Figura 22

verifica-se que em alguns períodos o valor do potencial matricial atingiu valores mais negativos

que a faixa previamente estabelecida de manejo, e tal fato ocorreu em função da não realização

das irrigações nos finais de semana e ainda a problemas no funcionamento do sistema de

irrigação.


63

Figura 22 – Exemplo de monitoramento do potencial matricial de água no solo e visualização de estratégia de manejo que resulta na manutenção do valor em faixa de potencial adequada no sensor instalado a 3 cm de profundidade.

Para fins de irrigação, o conhecimento da profundidade efetiva das raízes (pe) é importante

tanto para estimativa da lâmina de irrigação como para instalação de sensores para

monitoramento. Como o desenvolvimento radicular depende de vários fatores do solo que o

circunda são necessárias avaliações locais, pois o crescimento varia com a compactação do solo,

umidade, aeração, fertilidade, acidez e presença de elementos tóxicos no perfil do solo. A

profundidade efetiva do sistema radicular é aquela onde se concentra cerca de 80% do das raízes

da cultura. Considerando a literatura nacional e internacional encontram-se valores de 40 a 60 cm

como indicação de profundidade efetiva do sistema radicular da cultura da cana-de-açúcar

(Vasconcelos et al., 2003; Smith et al., 2005; e Otto et al., 2009).

O monitoramento contínuo e em diferentes profundidades no perfil do solo ao longo do

ciclo da cultura também possibilita a estimativa da região mais ativa do sistema radicular da

cultura, sendo um indicativo da profundidade efetiva do sistema radicular.

Apresentaremos a seguir, um exemplo real de monitoramento contínuo da umidade do solo

com sonda Diviner2000 em ciclo de cana-de-açúcar possibilitou a estimativa do consumo da água

(ETc) e o coeficiente de cultura (Kc) da cana-de-açúcar irrigada por gotejamento enterrado no ciclo

de cana-planta do cultivar RB 85-5536, em Guaíra, SP (Pires et al., 2011).

Os tratamentos consistiram em plantio em espaçamento de 1,5 m entre linhas (T1) e plantio

em linhas duplas de 0,5m x 1,3m entre linhas (T2). A linha de tubo-gotejador enterrada foi

instalada na linha de plantio no T1 e na entre linha de plantas com menor espaçamento no T2. A

ETc foi estimada pelo balanço hídrico de campo, e, o Kc calculado pela ETc e pela


64

evapotranspiração de referência (ETo). Os valores médios, mínimo e máximo da ETc nos diferentes

estádios de desenvolvimento encontram-se na Tabela 6. É interessante ressaltar que o

monitoramento da água no perfil do solo poderá até ajustar os valores de coeficiente de cultura

(Kc) oriundos da literatura. Desta forma, após as irrigações com as lâminas calculadas pela

demanda climática e com a adoção de um valor de Kc, pode-se com o monitoramento da água no

perfil do solo verificar se após as irrigações o valor do limite superior de retenção da água no solo

foi ou não atingido e com isto ajustar o valor de Kc para as condições do sistema de produção em

questão.

Tabela 6 – Valores médio, mínimo e máximo de evapotranspiração da cultura da cana-de-açúcar no ciclo da cana planta, variedade RB 855536, cultivada com plantio em espaçamento de 1,5 m entre linhas (T1) e plantio em linhas duplas de 0,5m x 1,3m entre linhas (T2), em Guaíra, SP. Fonte: Pires et al. (2011).

ETc Estádios de desenvolvimento

(mm dia-1) Intenso perfilhamento

Crescimento vegetativo I Crescimento vegetativo II

T1 T2 T1 T2 T1 T2

Médio 1,63 1,73 4,05 3,96 5,00 4,98 Mínimo 0,21 0,14 1,71 2,72 2,19 2,07 Máximo 4,53 3,05 7,41 7,72 6,64 6,87

2.7.4. Manejo via Clima

No manejo da irrigação via clima é necessária uma estação meteorológica próxima da área

que será manejada. A redução do custo de estações meteorológicas automáticas (Figura XXX) tem

colaborado para difusão do uso deste método que, dentre suas vantagens, permite que com um

único equipamento se monitore vastas áreas, ao passo que no manejo via solo, demanda-se

equipamentos e instrumentação para cada talhão manejado. Apesar dos dados meteorológicos

poderem ser extrapolados para um raio de alguns quilômetros ao redor da estação, dados de

precipitação precisam ser coletados de forma mais intensa e o mais próximo possível da área de

manejo, haja visto que a precipitação apresenta variação espacial muito mais intensa do que os

outros dados climáticos, principalmente nas chuvas de verão. Não é incomum se visualizar uma

área recebendo chuva forte e, a poucos metros dali, não se observar nenhuma gota sequer

tocando o chão.


65

Figura 23 – Estações meteorológicas automáticas.

No manejo da irrigação via clima estima-se a quantidade de água perdida do solo através da

evapotranspiração. A evapotranspiração é o somatório da evaporação direta da água do solo e da

transpiração da cultura. Para tal, utiliza-se um conjunto de equações e medições de variáveis

meteorológicas. Conhecendo a capacidade de armazenamento de água do solo, e estimando-se a

evapotranspiração diária da cultura, estima-se quando e quanto deve-se irrigar.

Evapotranspiração

Há diversas formas de se estimar a evapotranspiração. Uma das formas mais convencionais

está descrita abaixo:

ETr = ETc x ks x kl

Onde:

ETr - evapotranspiração real do dia;

ETc – evapotranspiração potencial da cultura, no dia.

Ks – coeficiente de estresse, para cálculo da evapotranspiração real em função do teor de umidade

atual do solo.

Kl– coeficiente de localização.


66

Por sua vez, a evapotranspiração potencial da cultura é aquela que representa a máxima

quantidade de água que a cultura poderia evapotranspirar quando submetida a condições ótimas,

sem despender muita energia para extrair água do solo.

A evapotranspiração potencial da cultura é calculada conforme equação abaixo, definida

conforme o padrão internacional da FAO (Allen et al., 1998):

ETc = ETo x kc

Onde:

ETo é a evapotranspiração de referência e,

Kc é o coeficiente da cultura.

Evapotranspiração de referência – ET0

A ETo corresponde a evapotranspiração máxima resultante do clima de uma determinada

região. A equação padrão de estimativa da evapotranspiração de referência foi definido do

documento FAO 56 (Allen et al, 1998). Não explicitaremos a equação nesse curso, mas muitas

estações meterológicas automáticas já contém a equação é já fornecem a ET0 calculada pelo

método FAO 56 como variável de saída.

A ET0 não depende de nenhuma outra variante, a não ser as climáticas, e considera a

temperatura, umidade relativa, velocidade do vento e, principalmente, a radiação do local. De

forma simplificada, podemos entender a ET0 como sendo a “força” que a atmosfera está fazendo

para extrair água do solo (evaporação) e da planta (transpiração). Quanto maiores a radiação,

temperatura, velocidade do vento e quanto menor a umidade relativa, maior essa “força” com

que a atmosfera tenta retirar água do solo e da planta. Para o cálculo da evapotranspiração de

referência, as variáveis climáticas (temperatura, radiação, umidade relativa e velocidade do vento)

devem ser medidas sob uma vegetação de referência, definida pela FAO como sendo uma

superfície coberta com grama, sem nenhum estresse nutricional ou hídrico.


67

Coeficiente da cultura (kc) e Evapotranspiração potencial da cultura (ETc)

O coeficiente da cultura (kc) é o coeficiente que transforma a ET0 em evapotranspiração

potencial da cultura (ETc). Seu valor é estabelecido para cada tipo de cultura e fase fenológica, e

pode ainda incorporar questões como o manejo, estande, etc.

A FAO divide o ciclo das culturas em 4 fases. Na Fase 1 o kc é definido principalmente pela

evaporação na superfície do solo pois, nessa fase, a cobertura do solo pela cultura ainda é muito

pequena e a transpiração representa a menor parte da água sendo perdida. Na Fase 2, o dossel da

cultura passa a cobrir uma fração cada vez maior do solo, e a componente da evaporação é

gradativamente substituída pela transpiração da cultura. Na Fase 3, a cobertura do solo atinge seu

máximo e o kc é definido pela transpiração da cultura. Na Fase 4, o vigor vegetativo decresce e a

cultura passa a concentrar sua energia na fração produtiva. Consequentemente, nessa fase, o kc

decresce linearmente até a colheita.

Esse coeficiente, denominado de coeficiente de cultivo (Kc) é normalmente obtido a partir

do Boletim FAO-56 (Allen et al., 1998), mas é recomendado que valores locais de kc, que melhor

representem os cultivares e sistema de produção de cada região sejam determinados com

experimentação local. Os valores recomendados no Boletim da FAO são: 0,40 para a fase de

desenvolvimento inicial (Fase 1), 1,25 para a fase de formação da produção (Fase 3) e 0,75 para a

fase de maturação (Fase 4). Para a fase de crescimento da cultura (Fase 2), o Kc assume valores

intermediários entre as fases 1 e 3.

Coeficiente de estresse hídrico

Como mencionado anteriormente, a ETc seria a evapotranspiração da cultura em um cenário

perfeito, onde a água disponível no solo nunca fosse inferior a capacidade de campo (sem estresse

hídrico). Contudo, sabemos que não é isso que acontece numa condição real e, como já descrito

anteriormente, algum momento após a irrigação ou chuva, a umidade do solo decresce e a energia

que a planta precisa dispender para extrair água do solo aumenta, afetando seu crescimento e

desenvolvimento. Quando isso ocorre, a planta começa a utilizar mecanismos de proteção para

não perder água, como fechamento estomatal, enrolamento e senescência de folhas para reduzir

a área de exposição à radiação, etc. Com isso, a evapotranspiração real da cultura (ETr) fica menor

do que a potencial (ETc).


68

Por isso, para converter a evapotranspiração potencial da cultura (ETc) em

evapotranspiração real da cultura (ETr), utilizamos o coeficiente de estrese hídrico (ks).

Dentre as formas mais comuns de se calcular o ks estão os modelos logarítimico e linear.

Não entraremos em detalhes aqui, mas, em suma, o que esses modelos fazem é atribuir uma

penalidade cada vez maior, à medida que o solo seca, para reduzir a ETr em relação a ETc,

O ideal para o manejo da irrigação, é que ao invés de modelos simplificadores como o

logarítimico e o linear, se faça pesquisa e desenvolva uma equação específica para a penalização

da evapotranspiração da cultura em questão. No Brasil, ainda não temos esse tipo de equação

para a cana-de-açúcar, e utilizamos a base de conhecimento gerada por pesquisadores da

Austrália e África do Sul que, apesar de terem somente 3% da área plantada do Brasil, já

desenvolveram conhecimento muito mais profundo sobre o manejo de suas variedades. No

momento, pesquisas da Embrapa Cerrados estão sendo conduzidas para variedades brasileiras.

Coeficiente de localização

O coeficiente de localização kl é utilizado para fazer uma correção na evapotranspiração

potencial da cultura quando a superfície do solo não é totalmente molhada como é o caso da

irrigação localizada e no pivô central com emissores tipo LEPA. Imagine que a evaporação de água

do solo em uma condição que toda a superfície do solo é molhada será superior a evaporação que

acontece em uma condição que apenas uma pequena fração da superfície do solo é molhada,

como no gotejamento superficial. Essa evaporação será menor ainda em uma condição em que a

irrigação não molha a superfície do solo, que é o caso do gotejamento enterrado.

Não vamos entrar em detalhes do cálculo do kl nesse curso mas, em suma, podemos dizer

que ele pode ser calculado em função da fração do solo que é molhada e sombreada pelo dossel.

Na nova metodologia de cálculo da evapotranspiração da FAO, não tratada nesse curso, utiliza-se

um novo conceito. Na nova metodologia ao invés de se utilizar o kc simples para calcular a

evapotranspiração potencial (ETc) e o ks e o kl para converter a ET potencial em real (ETr), utiliza-se

o chamado kc duplo, dividido entre coeficiente basal da cultura (kcb) e o coeficiente de evaporação

(ke). Enquanto o basal diz respeito a transpiração potencial da cultura, o coeficiente de evaporação

resolve as questões da redução, ou penalização, para se chegar a ET real. No final das contas, o

que muda é o método e acurácia dos cálculos, mas todos os princípios permanecem os mesmos.


69

A seguir, vamos os outros componentes do balanço hídrico para o manejo da irrigação via

clima.

Precipitação Total e Precipitação Efetiva

A precipitação efetiva é a porção da precipitação total que de fato torna-se disponível para

a cultura. Imagine que o solo já esteja encharcado, sem nenhum espaço poroso vazio para

acomodar mais água. Não é difícil perceber que, qualquer evento de chuva ou irrigação nesse

momento não adicionará em nada a água disponível no solo para a cultura. Essa água excedente

vai escoar sob a superfície do solo e não será utilizada pela cultura. Por isso, essa porção adicional

de chuva ou irrigação não é efetiva, ou seja, não é útil para a cultura. Imagine um outro cenário

em que um solo, que consegue armazenar 100mm de água no perfil onde se encontram suas

raízes. Desses 100mm de capacidade de armazenamento, a planta já utilizou 60mm, restando

40mm ainda disponíveis no perfil. Qualquer montante de chuva ou irrigação que seja adicionado a

esse solo, menor do que os 60mm de espaço disponível será efetivo. Contudo se, por exemplo,

uma chuva de 80mm ocorrer, somente 60mm serão considerados efetivos, e os outros 20mm

serão considerados escoamento superficial.

É por esse motivo que, principalmente nas regiões com estação seca e chuvosa bem

definidas, boa parte do total da chuva que ocorre no ano não chega a ser disponibilizada para as

plantas. Ou seja, o montante de chuva efetiva é consideravelmente da chuva total. Por outro lado,

regiões que tem a chuva bem distribuída ao longo do ano podem ter maior porção da chuva total

como chuva efetiva. A capacidade de armazenamento de água do solo também afeta o valor de

chuva efetiva. Um solo com maior capacidade de armazenamento de água tende a ter maior

chuva efetiva do que um solo com pouca capacidade de armazenamento. Práticas de conservação

de água no solo, como cobertura da palhada e artifícios que permitam a água ficar retida no micro

relevo do solo por mais tempo também ajudam a aumentar a fração da chuva total que se torna

chuva efetiva.

Como no balanço hídrico importa somente a água que se torna disponível para a cultura,

somente se considera a chuva efetiva no cálculo.

Pefet = P – Esc


70

Escorrimento superficial (Esc)

Além do escoamento superficial citado anteriormente, devido a um volume de

precipitação e/ou irrigação maior do que a capacidade de armazenamento de água no solo, temos

ainda o escoamento superficial devido a intensidade de precipitação ou irrigação instantânea

maior do que a capacidade de infiltração de água do solo. Esse é um problema recorrente dos

sistemas de irrigação por aspersão, onde facilmente a intensidade de aplicação de água supera a

velocidade de infiltração de água no solo, gerando escoamento superficial, muito comumente

observado em carreadores das usinas.

Mais uma vez, toda e qualquer prática de manejo de auxilie o armazenamento da água na

superfície e retarde sua infiltração resultarão em aumento da infiltração e redução do escoamento

superficial.

Drenagem e Percolação Profunda (Perc)

Quando a umidade do solo ultrapassa o valor da capacidade de campo, haverá uma

movimentação descendente da água, movida pela gravidade, através dos horizontes do solo como

um efeito cascata, ou seja, o excesso de água de um horizonte logo depois de uma chuva ou

irrigação é drenado para o horizonte imediatamente inferior. Caso esse fluxo de água seja

insuficiente para elevar a umidade do solo neste horizonte à capacidade de campo, cessa neste

momento a drenagem, caso contrário, o excesso de água drenará para o horizonte imediatamente

inferior, e assim sucessivamente. Se o horizonte corresponder ao final da profundidade de

absorção de água pelas raízes, o fluxo que drenar para baixo da zona radicular é considerado

percolação.

Profundidade do balanço hídrico

Semelhantemente ao que é feito no manejo da irrigação via solo, no manejo via clima

também é preciso conhecer a capacidade de armazenamento da água do solo e profundidade de

exploração das raízes da cultura, para se definir então, a profundidade do balanço hídrico.

A profundidade do balanço hídrico depende da cultura e das fases de desenvolvimento das

mesmas. No conceito de manejo de irrigação via clima, estima-se o consumo (evapotranspiração)

diária da cultura e estima-se o impacto desse consumo na água disponível para a planta no solo.


71

Dessa forma, depois que uma fração dessa água disponível no solo é consumida, faz-se uma

irrigação para repor integralmente, ou parcialmente, esse volume de água extraído pela cultura.

Como já dito anteriormente, a medida que a água é extraída do solo pela cultura, a água

remanescente fica retida a tensões cada vez maiores no solo, resultando em redução das taxas de

crescimento da cultura. Semelhantemente ao que é feito no manejo via solo, define-se o máximo

de esgotamento do solo que será permitido.

O nível de esgotamento máximo desejável é aquele pré-determinado como sendo o ponto

crítico (PC), também chamado de ponto de umidade de segurança.

A água armazenada entre a CC e o PC é considerada como água prontamente disponível

(APD). O ponto crítico ótimo deve ser aquele que resulte não no maior crescimento vegetativo,

mas na maior eficiência do uso da água, ou seja, na maior produção por unidade de água

consumida.

Semelhantemente ao que foi dito no tópico de manejo via solo, esse nível de déficit (ou

esgotamento, ou depleção) permitido é caracterizado por uma fração da água total disponível no

solo (CAD) que poderia ser consumida entre eventos de irrigação, sem que o nível de estresse

hídrico sofrido pela cultura afete a produtividade. Esse nível de déficit pode manejado como:

a) Uma percentagem da CAD, também chamado fator de depleção (f);

b) Uma quantidade de déficit de água no solo, em mm; ou

c) Um nível crítico de tensão de água no solo, medido em kPa.

O nível de depleção permitido deve variar ao longo do ciclo da cultura para se ajustar a

profundidade radicular, taxa de crescimento e sensibilidade da cultura ao estresse em cada fase

de desenvolvimento.

Na Tabela 6, apresenta-se os níveis de depleção da CAD e respectivos impactos do

desenvolvimento e produção da cana-de-açúcar, reportados por Inman-Bamber, 2005).

Tabela 6 – Impactos de diferentes níveis de depleção da CAD do solo no desenvolvimento da cana-de-açúcar

Níveis de Depleção da CAD (%)

Efeito na Cana-de-Açúcar

26 Redução da taxa de expansão de folhas e colmos

35 Redução da quantidade de folhas verdes abertas

57 Redução do acúmulo de biomassa, Interrupção da expansão de folhas e colmos

65 Redução da concentração de açúcar no colmo


72

A cálculo do balanço hídrico no manejo via clima é semelhante ao cálculo do balanço no

manejo via solo. A diferença é que, no manejo via clima, ao invés de se monitorar a umidade ou

tensão de água no solo, estima-se a evapotranspiração diária e, a partir daí, estima-se a variação

no armazenamento de água no solo.

Na Figura 24 é apresenta-se a síntese do balance hídrico via clima, para três ensaios de

campo realizados pela Embrapa Cerrados no Estado de Goiás. Esses três balanços hídricos

evidenciam o déficit hídrico acentuado que desafia os produtores da região quando não dispõem

de irrigação. Apesar de ser considerada de sequeiro, como de costume na região para plantio de

inverno, essa cana recebeu irrigação de 40 mm um mês antes do plantio, por ocasião do preparo

de solo, e mais 60 mm imediatamente após o plantio.

Apesar da boa disponibilidade de chuva na região, a concentração da precipitação em

poucos meses do ano implica em baixa precipitação efetiva, que resulta em um balanço hídrico

mais desfavorável do que em outras regiões com precipitação total anual semelhante, mas com

melhor distribuição. Evidencia-se também que, o menor tempo a campo das variedades precoces

em relação às variedades médias e tardias, resulta em menor déficit hídrico acumulado total e

relativo, uma vez que as variedades médias e tardias, em ciclo de cana planta com plantio de

inverno permanecem no campo por, praticamente, dois períodos de estiagem, enquanto as

variedades precoces são colhidas no início do segundo período de estiagem.

Nessas três áreas, além do tratamento de sequeiro, haviam tratamentos de irrigação

correspondentes ao suprimento de 25, 50, 75, 100 e 125% da demanda de irrigação, para um

sistema de irrigação tipo pivô central, com emissores LEPA, e com frequência de irrigação variável,

oscilando entre 5 e 15 dias, dependendo da demanda evapotranspirométrica. A Figura 25

apresenta, para os esses três experimentos e diferentes regimes hídricos, os totais de precipitação

efetiva e irrigação durante o ciclo de cana planta.

A maior duração do ciclo de cana planta para canas tardias comparado às canas médias, e

dessas em relação às canas precoces, resultou em maior demanda por irrigação nas tardias, com

totais de irrigação que alcançaram até aproximadamente 500, 900 e 1100mm (Figura 25). Esses

são bons exemplos de que, a demanda hídrica para produção de cana-de-açúcar também é

dependente da época de plantio e do tamanho do ciclo e época de corte.


73

Figura 24: Chuva total, efetiva e balanço hídrico para ciclo cana planta de variedades de maturação precoce, média e tardia, no Município de Goianésia-GO.


74

Figura 25 – Precipitação efetiva e irrigações totais, em milímetros, para o ciclo de cana planta em três ensaios plantados, respectivamente, com variedades de maturação precoce, média e tardia, em Goianésia-GO. Barras azuis representam a chuva efetiva. Barras verdes representam o volume irrigado em cada tratamento do experimento com cana precoce. Barras amarelas representam o volume irrigado em cada tratamento do experimento com cana média. Barras vermelhas representam o volume irrigado em cada tratamento do experimento com cana tardia. No eixo das ordenadas, o acumulado de chuva efetiva e irrigação. No eixo das abscissas, para cada um dos três experimentos (cana precoce, média e tardia) os resultados para os tratamentos 0, 25, 50, 75, 100 e 125% de reposição da demanda de irrigação.

Nota-se que apesar de receberem até 125% da demanda de irrigação, em virtude da baixa

frequência de irrigação comum para os equipamentos do tipo aspersão pivô central, houve

redução da evapotranspiração real em relação à evapotranspiração potencial da cultura (Figura

26).

Devido ao estresse hídrico, a redução percentual da evapotranspiração potencial da cultura

(Figura 27) chegou próximo de 60% para as canas tardias de sequeiro. Para a cana precoce,

mesmo sob regime hídrico mais abundante, tal redução chegou próximo a 25%, evidenciando que,

sob frequência baixa de irrigação é praticamente impossível satisfazer plenamente a demanda

potencial da cultura. Característica essa que há décadas é utilizada para evidenciar uma vantagem

dos sistemas de irrigação localizados, que permitem irrigação em baixos volumes e alta

frequência.


75

Figura 26 – Evapotranspiração real da cultura para o ciclo de cana planta em três experimentos plantados, respectivamente, com variedades de maturação precoce, média e tardia, em Goianésia-GO. Barras verdes representam a evapotranspiração real em cada tratamento do experimento com cana precoce. Barras amarelas representam a evapotranspiração real em cada tratamento do experimento com cana média. Barras vermelhas representam a evapotranspiração real em cada tratamento do experimento com cana tardia. No eixo das ordenadas, a evapotranspiração real da cultura, em milímetros. No eixo das abscissas, para cada um dos três experimentos (cana precoce, média e tardia) os resultados para os tratamentos 0, 25, 50, 75, 100 e 125% de reposição da demanda de irrigação.

Figura 27. Redução da evapotranspiração potencial da cultura em mm (barras vermelhas) e em porcentagem (barras amarelas) para o ciclo de cana planta em três experimentos plantados, respectivamente, com variedades de maturação precoce, média e tardia, em Goianésia-GO.


76

É importante entender que o intuito da irrigação em cana-de-açúcar não é, essencialmente,

atingir a maior taxa de crescimento, mas sim, a maior quantidade de açúcar por hectare, para cada

metro cúbico de água entregue para a cultura. Pesquisas na Austrália, Africa do Sul e, mais

recentemente, no Brasil, mostram que o suprimento de aproximadamente 85% da demanda

potencial da cultura resulta em produção total de açúcar equivalente àquela quando se oferece a

cultura 100% da demanda hídrica.

2.7.5. Extração de Água do Solo pela Cana

Profundidade Radicular

Para fins de irrigação, o conhecimento da profundidade efetiva das raízes (pe) é importante

tanto para estimativa da lâmina de irrigação como para instalação de sensores para

monitoramento. Como o desenvolvimento radicular depende de vários fatores do solo que o

circunda são necessárias avaliações locais, pois o crescimento varia com a compactação do solo,

umidade, aeração, fertilidade, acidez e presença de elementos tóxicos no perfil do solo. A

profundidade efetiva do sistema radicular é aquela onde se concentra cerca de 80% do das raízes

da cultura.

Considerando a literatura nacional e internacional encontram-se valores de 40 a 60 cm

como indicação de profundidade efetiva do sistema radicular da cultura da cana-de-açúcar

(Vasconcelos et al., 2003; Smith et al., 2005; e Otto et al., 2009). Em solos profundos e irrigados, a

profundidade efetiva pode chegar a até 1,2m. Sob condições de sequeiro, a profundidade

radicular efetiva pode chegar a 1,8m (Ham et al 2000).

A profundidade radicular efetiva também pode ser afetada por barreiras físicas ou químicas.

Nos Tabuleiros Costeiros de Alagoas, não é incomum profundidade efetiva restrita a 0,3 metros

por impedimento de uma camada de solo extremamente compactada nessa profundidade.

Normalmente, a maior resistência a penetração do solo que as raízes da cana conseguem romper

é de aproximadamente 2MPa.

A prática de irrigação (lâmina e frequência) também afeta a distribuição de raízes. Quanto

mais frequente a irrigação, mais superficial é o sistema radicular. Irrigação com gotejamento

enterrado condicionará as raízes em regiões mais próximas aos gotejadores e ficam confinadas na

região do bulbo molhado.


77

Como qualquer outra cultura, a cana extrai água de forma desigual ao longo do perfil do

solo. Mesmo em um solo relativamente homogêneo, podemos considerar que a umidade do solo

é extraída pela cultura em 4 camadas aproximadamente iguais. A primeira e mais superficial das

camadas, contribui com 40% da água extraída, a segunda camada com 30%, a terceira com 20% e,

a última camada, contribui com 10% do volume total de água extraído do solo. Essa distribuição

não uniforme reflete a distribuição da densidade de raízes da cana, que diminui na medida que se

aprofunda no perfil do solo.

Essa variação de extração de água no perfil do solo complica o manejo da irrigação. A

extração diferenciada nos diferentes horizontes do solo resultará em diferentes tensões ao longo

do perfil. As diferentes combinações de tensão de água em cada horizonte do solo podem resultar

em um número ainda maior de combinações de nível de estresse hídrico para a cultura, até que

uma nova irrigação ocorra e encha o reservatório do solo.

Por outro lado, se considerarmos a planta extrairá a água que precisa, prioritariamente, de

camadas onde a tensão da água no solo é menor, mesmo que só tenha algumas poucas raízes

nesse horizonte, podemos adotar a interpretação de que não nos importa tanto como a água está

distribuída no perfil ao longo da zona radicular, mas sim o balanço total de água prontamente

disponível no perfil. Diversos estudos já mostraram que, entre uma região com pequena

concentração de raízes e com bastante água disponível, e outra região com grande densidade de

raízes mas com pouca água disponível, a planta priorizará a extração de água na primeira, e

utilizará os poucos cordões de raiz que tem nessa profundidade para retirar a maior parte ou toda

a água que está precisando.

Portanto, uma estratégia que pode ser adotada é considerar extrações diferentes ao longo

do perfil, mas tomar a decisão do momento de irrigar considerando o somatório da APD no perfil

do solo como um todo.

Vale lembrar também que quando utilizamos sistemas de irrigação por sulcos, aspersão

convencional e autopropelido, aplicamos lâminas pesadas em uma baixa frequência de irrigação.

Como consequência dessa estratégia podemos ter um sistema radicular mais profundo e uma

extração mais homogênea da água do solo. Essa técnica pode ser vista como uma alternativa para

aumentar a eficiência de uso de água (Meyer et al., 2013).

No entanto, se a lâmina de irrigação para reposição da água extraída do solo não for

suficiente para encher todo o perfil novamente, esse padrão ideal e uniforme de absorção de água

do solo será interrompido e um crescente estresse hídrico ocorrerá, pois a planta não conseguirá


78

redistribuir seu sistema radicular na mesma velocidade com que precisará da água (Copeland,

2013).

2.7.6. MANEJO MISTO: CLIMA e SOLO

No método do manejo misto da irrigação, faz-se a estimativa da evapotranspiração e

balanço de água no solo pelo método do balanço climático, mas também utiliza-se de medições

esporádicas da umidade do solo para aferir os valores estimados pelos cálculos.

3. Projeto e Gerenciamento de Sistemas de Irrigação

Em relação aos sistemas de irrigação não existe o melhor método de aplicação e sim o que

mais se adapta a cada situação em particular. A seleção do método deverá considerar as

vantagens e as limitações de cada um deles para o cultivo, bem como as potencialidades de uso

para que a melhor relação custo-benefício pelo uso da técnica possa ser atingida.

Na tomada de decisão para seleção do método de irrigação a ser adotado alguns aspectos

devem ser considerados incluindo a identificação e a avaliação de alternativas. Dentre os vários

aspectos destacam-se: disponibilidade e qualidade da água, energia e mão-de-obra despendida,

topografia, tipo de solo, custo de implantação, operação e manutenção: retorno do investimento,

operador, clima, compatibilidade do método de irrigação com os tratos culturais, importância da

técnica no sistema produtivo em questão e os objetivos pelo uso da técnica.

A implementação dos sistemas de irrigação envolve planejamento, projeto, instalação,

operação, manutenção e manejo. Caso alguma destas etapas não seja bem executada, poderá

prejudicar a eficiência no uso técnica, independente do sistema de irrigação adotado.

O tema de métodos de irrigação tratará de aspectos relacionados a forma de aplicação e

água, as vantagens e limitações dos diferentes métodos, bem como a uniformidade de distribuição

de água no campo. Os métodos de irrigação serão subdivididos em superfície, aspersão e

gotejamento.

3.1. Irrigação por superfície

A água é aplicada diretamente sobre a superfície do solo por sulcos. O sistema de irrigação

por superfície predomina no Brasil quando comparado aos demais métodos, devido,


79

principalmente, da contribuição das grandes várzeas no Sul do País utilizadas para produção de

arroz (Christofidis, 2007). É de baixo custo inicial, fácil operação após instalado, adapta-se a

grande número de culturas, não interfere nos tratamentos fitossanitários aplicados na parte aérea

da planta, praticamente não é afetado pelo vento, pode utilizar água de baixa qualidade química,

física ou microbiológica e tem baixo custo no consumo de energia. Para sua utilização, é

fundamental grande disponibilidade de água, solos planos e com baixa taxa de infiltração de água

no solo.

Na cultura da cana-de-açucar a irrigação por sulcos retos ou em contorno para aplicação de

efluentes, irrigação de salvação e irrigações eventuais é adotada em grandes áreas de cultivo até

os dias atuais.

A uniformidade de aplicação de água do método é baixa, quando comparada aos métodos

pressurizados; a demanda de água é alta; não se adapta bem a solos permeáveis e algumas vezes

necessita de sistematização da área e controle das perdas por percolação profunda, envolve várias

determinações de campo para adequado projeto e operação e necessita de reavaliações (Scalopi,

2003).

De um modo geral a água é aplicada nos sulcos em taxa acima da capacidade de infiltração

do solo possibilitando que a água escoe sobre a superfície durante um tempo suficiente para que

ocorra infiltração pelo fundo e pelos lados e atinja rapidamente o final do sulco, porém, causando

o mínimo de erosão possível.

A aplicação de água nos sulcos é feita por meio de sifões, tubos janelados ou simples

derivação da água de um sulco principal ou canal para um secundário. A vazão e o tempo de

aplicação de água são parâmetros importantes para monitoramento e avaliação da eficiência da

irrigação. As perdas de água normalmente são elevadas no processo de irrigação por sulcos, mas

podem ser minimizadas com a adoção de alguns cuidados e acessórios. O desempenho da

irrigação por sulcos é afetado principalmente pela declividade do sulco, vazão de entrada,

comprimento do sulco, forma do sulco, lâmina e manejo da irrigação, características de infiltração

da água no solo e da rugosidade hidráulica do sulco (Andrade et al., 1998).

Dentre os parâmetros básicos para elaboração de projetos destacam-se: o consumo de água

pela cultura (evapotranspiração), lixiviação, intervalo entre irrigações, período de operação,

umidade do solo antes de se iniciarem as irrigações, infiltração da água no solo e fases da irrigação

por sulcos.


80

O conhecimento da infiltração da água no solo tem grande importância na irrigação por

sulcos. Scaloppi (2003) ressaltou que o melhor método de estimativa é aquele feito em condições

de campo, o mais semelhante possível ao processo da irrigação. Desta forma, o teste é feito no

próprio sulco, com vazão próxima da que será adotada nas irrigações. O teste de infiltração de

campo permite a importante avaliação das curvas de avanço e recesso de água no sulco. Segundo

Scaloppi (2003), nos sulcos o molhamento proporcionado pela água varia de 20 a 60% da área

total. Para adequada implantação do sistema, os solos devem ter baixa taxa de infiltração básica

(de 5 a 20 mm h-1), baixa erodibilidade, topografia plana ou levemente ondulada.

Com a adoção da irrigação por sulcos não é possível obter a mesma profundidade de

molhamento ao longo de todo comprimento do sulco, pois o início do sulco estará em contato

com água por maior tempo que a parte final. Assim para que a quantidade ideal de água seja

aplicada no final do sulco, na parte inicial sempre ocorrerá perdas por lixiviação. Pode-se ainda

adotar a estratégia de aplicação da quantidade ideal no meio do comprimento do sulco para

minimizar as perdas por lixiviação no início do sulco e acarretando em lâmina menor ao final do

sulco.

Melhoria no desempenho do método pode ser alcançada com a adoção de tubos janelados

e sifões para distribuição de água do canal principal para os sulcos, viabilizando assim melhor

controle de água aplicada. Ainda pode-se utilizar sistemas controlados por automação para

melhorar a uniformidade de distribuição de água nos sulcos.

Detalhamento com relação a declividade, vazão de entrada, comprimento, espaçamento e

tipos de sulcos, projeto e estruturas de condução da água pode ser encontrado em Scardua &

Rosenfeld (1987); Scaloppi (2003) e Bernardo et al. (2005).

O processo da irrigação por sulcos pode ser caracterizado por 3 fases: avanço, infiltração e

recessão. O avanço tem início com a aplicação de água na entrada do sulco e continua até que a

água atinja o final do sulco. A fase de infiltração tem início, teoricamente, a partir do final da fase

de avanço e vai até que a quantidade de água infiltrada no solo seja suficiente para aplicar a

lâmina de irrigação programada. A partir do momento em que ocorre a interrupção na aplicação

de água, tem início a fase de recessão, onde a água na superfície do sulco se infiltra e caminha

para a extremidade mais baixa. A fase de recessão e a irrigação são finalizadas quando não há mais

água na superfície do sulco. A separação do processo da irrigação por sulcos em fase é descritiva,

pois a infiltração ocorre em todas as etapas.


81

Em várias regiões produtoras de cana de açúcar no mundo há relatos da substituição da

irrigação por sulcos pela aspersão ou pelo gotejamento. Tal fato está associado a necessidade de

melhoria da eficiência de aplicação, redução dos custos com mão de obra e a problemas

ambientais relacionados a disponibilidade de recursos hídricos (Carr & Knox, 2010).

3.2. Irrigação por aspersão

Na irrigação por aspersão, a água é aplicada ao solo na forma de chuva artificial, através do

fracionamento do jato de água em gotas. Esse fracionamento é obtido pela passagem do fluxo de

água sob pressão por pequenos orifícios ou bocais dos aspersores.

A aspersão é um método que não exige sistematização do terreno, é de fácil instalação em

culturas já estabelecidas, podendo ser utilizada em diferentes tipos de solo. Permite a aplicação de

fertilizantes e defensivos, e um bom controle da lâmina de irrigação e da salinidade do solo; eleva

a umidade do ar e possibilita irrigações noturnas. Possui, ainda, a flexibilidade do mesmo

equipamento ser utilizado em diferentes áreas e culturas.

Como limitações, o vento afeta a distribuição da água e perdas por deriva, perda por

evaporação da água quando a temperatura do ar é elevada e a umidade relativa do ar é baixa, em

especial no meio do dia. Cada irrigação deve ser programada para não promover lavagem de

defensivos e, em alguns casos, pode exigir mão-de-obra qualificada.

Em solos com textura média a arenosa, o uso da irrigação por aspersão se torna mais

vantajoso em relação à irrigação por superfície, pois as irrigações podem ser mais frequentes e

com menor lâmina de irrigação em função da capacidade de retenção de água no solo.

Os sistemas de irrigação por aspersão podem ser classificados como móveis e fixos. Na

cultura da cana de açúcar os tipos mais comuns são aspersão convencional, semi-fixa, fixa, barras,

canhão, autopropelido, pivo central, pivo central rebocável, sistema linear.

No cultivo da cana-de-açúcar o uso da aspersão convencional, canhão hidráulico,

autopropelido e barras de irrigação são mais utilizados para irrigação de salvamento ou eventuais.

Na cultura da cana-de-açúcar o uso de equipamentos que necessitam movimentação está

comumente associado a aplicação de vinhaça ou irrigação de salvamento.

A seguir serão abordados os sistemas de irrigação por aspersão mais utilizados no cultivo de

cana-de-açúcar: convencional (aspersão portátil e semi-portátil), canhão hidráulico portátil,

montagem direta, autopropelido e pivô central.


82

O sistema de irrigação convencional tem as linhas laterais e aspersores móveis podendo ser

a linha principal portátil ou fixa para maior facilidade na operação da irrigação. A movimentação

das tubulações é feita manualmente dentro do talhão irrigado, mas necessitando de transporte

para proceder à irrigação em outras áreas. As linhas laterais, após funcionamento por tempo

determinado, são desmontadas e instaladas na próxima posição a ser irrigada. Devido a esta

movimentação intensa com montagem e desmontagem, as tubulações devem ser leves e dotadas

de conexões para acoplamento fácil e rápido. Os aspersores são instalados nas posições

previamente estipuladas e em alguns casos, por ser sistema portátil ou semi-portátil, o conjunto

moto-bomba pode ser instalado em carretas móveis para facilitar o transporte para as demais

áreas.

A irrigação por aspersão convencional é eficiente, de rápida instalação e fácil operação e

não causa erosão desde que a taxa de aplicação de água do aspersor esteja de acordo com a

capacidade de infiltração da água no solo. Este sistema tem menor custo quando comparado aos

outros sistemas pressurizados. São bastante utilizados para diversas culturas, no entanto,

necessita mão-de-obra na operação e transporte. Para redução no custo do equipamento por

unidade de área, deve-se trabalhar o maior tempo possível por dia no sistema. No entanto, deve-

se considerar o valor da tarifa de energia elétrica local quando utilizada para funcionamento do

conjunto moto-bomba. Não se pode esquecer de contabilizar o tempo para mudança de posição

das linhas laterais, que segundo BERNARDO et al. (2005) pode variar de 20 minutos até 1 hora.

Este tempo é função do tamanho da linha lateral e também da facilidade ou não do

caminhamento na cultura para movimentação da tubulação.

No uso do canhão hidráulico portátil cada linha lateral tem apenas um aspersor gigante, que

é removido para a posição seguinte na mesma lateral assim que finalizada a irrigação na posição e

subseqüentemente para a próxima linha lateral (Figura 28).


83

Figura 28 – Sistema de aspersão portátil com canhão hidráulico. (Foto: T.J.A. SILVA).

O canhão hidráulico em montagem direta é constituído de conjunto moto-bomba montado

direto em carreta com 4 rodas, tendo um aspersor acoplado diretamente na saída de pressão da

bomba (Scardua & Rosenfeld, 1987). O mangote de sucção é colocado no canal. O equipamento

opera estacionado ao lado de canais. É necessária rede de canais para tomada de água e/ou

vinhaça ou ainda água residuária proveniente da usina. O deslocamento ao longo dos canais é

feito com trator

O sistema de irrigação autopropelido é constituído de um aspersor tipo canhão instalado

em carreta que se desloca sobre o terreno fazendo a irrigação (Figuras 29 e 30). O sistema utiliza

um operador e um auxiliar, é versátil, opera em qualquer forma de área, pode ser removido do

campo por trator. O autopropelido pode aplicar intensidade de precipitação compatível com a

taxa de infiltração de água no solo podendo ser utilizado em diversos tipos de solo e permite

irrigação noturna. Como limitações pode-se destacar o alto consumo de energia quando

comparado aos sistemas convencionais devido à exigência de alta pressão de serviço para

funcionamento do aspersor canhão e da turbina que viabiliza o deslocamento do equipamento

(MATSURA e TESTEZLAF, 2003). A mangueira flexível precisa ser rebobinada para mudança de

posição na área, o operador precisa mais especializado e devidamente treinado em comparação

ao sistema de aspersão convencional. A mangueira flexível tem vida útil menor que o

equipamento e representa cerca de 30 a 40 % do valor do equipamento. O sistema autopropelido

pode ser classificado conforme a forma de movimentação na área em dois tipos: com cabo de aço

ou com mangueira. As características e as diferenças destes sistemas são descritas por MATSURA e

TESTEZLAF (2003).


84

Figura 29 – Sistema de autopropelido aplicando vinhaça na cultura da cana-de-açúcar.

Figura 30 – Sistema de irrigação por aspersão via carretel enrolador.


85

O sistema de irrigação por pivô central (Figura 31) tem a linha lateral montada sobre torres,

permitindo movimento circular em torno de um ponto central denominado ponto pivô. Pode ter

comprimento variável, em geral, de 150 a 600 m. As torres são dotadas de rodas e mecanismos de

propulsão. No vão entre duas torres consecutivas a linha de irrigação é sustentada por treliça e

tirante. O comprimento dos vãos é variável e relacionado à topografia do terreno. O suprimento

de água que chega até o ponto pivô provém de linha adutora enterrada. No ponto pivô fica o

painel de controle do equipamento. É comum que a linha de irrigação se estenda além da última

torre (lance em balanço). Na extremidade do lance em balanço o uso de aspersor grande pode

ocorrer, para proporcionar maior extensão no tamanho da área irrigada. No ponto pivô há

necessidade de instalação de estrutura metálica com base de concreto mantendo o tubo de

subida que vem da adutora em posição fixa, para suportar os esforços pela rotação e pela

passagem da água sob pressão. A linha lateral é de aço leve zincado com acoplamento estanque e

flexível para permitir o uso em áreas com topografia irregular. Descrição sobre o controle da

lâmina de irrigação, velocidade do pivô e o funcionamento do sistema pode ser encontrada em

COLOMBO (2003).

Figura 31 – Sistema de irrigação pivô central em área de cultivo de cana de açúcar.

O pivô central possui uma versão rebocável (Figura 32), em que a linha lateral e a torre

central podem ser transportadas para outras áreas, tracionados por trator. Existe também uma

outra variação do sistema de pivô central: o sistema linear ou lateral móvel (Figura 33). É

adequada para irrigação de áreas retangulares sendo a água suprida por meio de mangueiras

flexíveis ou canais.


86

Figura 32 – Sistema de irrigação por aspersão via pivô central rebocável.

Figura 33 – Sistema de irrigação por aspersão via pivô linear.

O pivô central tem como vantagens a elevada eficiência de aplicação, baixo consumo de

energia por unidade de área, exige menos mão-de-obra, possibilita a automação e programação

da irrigação, flexibilidade no manejo da irrigação, permite controle da lâmina aplicada em


87

diferentes estádios de desenvolvimento sob o mesmo equipamento, em grandes áreas. Como

limitações, não se adapta a qualquer formato de terreno, a intensidade de aplicação de água

aumenta no sentido da torre central para a extremidade fazendo com que seja necessário um

controle adequado da taxa de aplicação de água pelo equipamento e a taxa de infiltração de água

no solo.

Com a expansão da área de cultivo da cana-de-açúcar alguns sistemas de pivô central

adquiridos para irrigação de culturas para produção de grãos foram adaptados para uso neste

cultivo. Carr & Knox (2010) relatam que tem ocorrido aumento no uso de pivô central para

irrigação da cultura da cana em especial na África do Sul, Brasil e Austrália.

É importante ressaltar que a taxa de aplicação de água do sistema precisa ser menor que a

velocidade de infiltração básica de água no solo para não promover erosão, ou, ainda em alguns

casos considerar o tempo de oportunidade das áreas que recebem maior intensidade de aplicação

de água como as extremidades do pivô central. Para isto necessário se faz conhecer curva de

infiltração da água no solo.

3.3. Irrigação localizada

Na irrigação localizada a água é conduzida por extensa rede de tubulações até as plantas,

sendo aplicada ao solo diretamente na região radicular, molhando apenas parte da superfície do

solo. A água é aplicada em pequenas vazões, baixas pressões com alta frequência permitindo

manter a umidade do solo com pequena variação (próximo à capacidade de campo). A elevada

eficiência no uso da água, boa uniformidade de aplicação, redução de perdas de água por

escoamento superficial ou percolação profunda, economia de água, energia e mão-de-obra

também são características desse sistema. Permite automação, irrigação durante o dia inteiro,

fertirrigação e não interfere com os tratamentos fitossanitários.

Como limitações do método pode-se relacionar a facilidade de entupimento, o alto custo de

implantação, e de possível confinamento do sistema radicular na região do bulbo molhado, em

regiões áridas e semi-áridas, pela aplicação de água e nutrientes em área reduzida. Em regiões

com problema de salinidade ocorre o acúmulo gradual de sais na extremidade do bulbo molhado,

necessitando de lavagem periódica do solo promovendo a lixiviação dos sais.

É um método que requer boa qualidade de água quanto às características físicas, químicas e

biológicas. Devido aos pequenos orifícios de saída dos emissores e a baixa pressão, os sistemas de


88

irrigação localizada requerem tratamento de água e filtragem eficiente. As principais causas de

entupimento podem ser advindas de processos biológicos, físicos e químicos. Demanda boa

assistência técnica e mão-de-obra especializada para operação e manutenção do equipamento.

A vida útil do sistema de irrigação localizada e o uso potencial de suas vantagens estão

fortemente associados aos cuidados na operação, manutenção e práticas de manejo. Dentre os

cuidados necessários destacam-se filtragem eficiente, compatível com o diâmetro do orifício de

saída dos emissores e com a qualidade da água e a frequência de retrolavagem dos filtros. Deve-se

ainda, proceder a limpeza periódica das linhas laterais com abertura dos finais de linha. Essa

limpeza pode ser feita com a aplicação de água e/ou com adição de ácidos.

No gotejamento, a forma do bulbo molhado depende da textura, estrutura, condutividade

hidráulica do solo, umidade do solo no momento da irrigação, além do tempo de aplicação de

água, vazão e espaçamento dos emissores. Considerando-se um gotejador com a mesma vazão,

em solo argiloso, o bulbo molhado tende a ser mais raso e largo; já em solo arenoso ocorre o

inverso: o movimento vertical da água predomina e o bulbo fica mais alongado; em solo de textura

média, o formato do bulbo é intermediário. É importante ressaltar que variações de compactação,

horizontes do solo e de condutividade hidráulica no perfil do solo alteram os formatos típicos dos

bulbos. A vazão do gotejador também influencia o formato do bulbo molhado. De um modo geral

o aumento da vazão favorece o movimento horizontal da água, sem acréscimo na profundidade

atingida. Já para uma mesma vazão do gotejador, quanto maior o tempo de irrigação, mais

alongada se torna a forma do bulbo. A seleção do emissor e a avaliação da dimensão do bulbo

úmido devem ser efetuadas no solo onde o sistema será implantado.

3.3.1. Irrigação localizada subterrânea

A irrigação localizada por gotejamento tem sido adotada em alguns países no sistema de

produção de cana-de-açúcar sendo instalada em sub superfície, antes do plantio, nas

profundidades de 20 a 30 cm profundidade (Figura 24). Desta forma, a água é aplicada

diretamente na zona radicular na sub superfície do solo. Esse sistema oferece como vantagens

maior eficiência do uso da água, menor custo de manutenção do equipamento, reduz perdas com

vandalismo, não interfere nas operações agrícolas, pode favorecer sistema radicular mais

profundo, diminui a perda de água e nutrientes com aplicações diretamente na zona radicular,

facilita a aplicação de nutrientes de acordo com o estádio de desenvolvimento da cultura e a

marcha de absorção de nutrientes pelas plantas; possibilita que a superfície do solo permaneça


89

seca diminuindo a incidência de plantas invasoras e de pragas e doenças, reduz significativamente

as perdas por evaporação e a ocorrência de algumas doenças. Carr & Knox (2010) reportam o uso

deste sistema na cana já utilizado a vários anos e em diversos países e ressaltam a economia no

uso da água ao longo do tempo e no uso de nitrogênio. Estes autores ainda reportam que a

obtenção dos benefícios característicos do sistema esta fortemente relacionada a adequação das

práticas de manejo. Por outro lado, o gotejamento enterrado apresenta desvantagens e demanda

alguns cuidados no projeto, operação, manutenção e manejo. Alguns cuidados precisam ser

adotados em projetos de irrigação localizada subsuperficial. A ocorrência de vácuo no interior das

linhas de irrigação e distribuição após desligamento do sistema o que acarreta o succionamento

de partículas sólidas por meio dos orifícios dos emissores. Para evitar tal problema, recomenda-se

cuidado na seleção dos emissores e também a instalação de válvulas anti-vácuo nas parcelas

irrigadas. Para controle da intrusão radicular pode-se aplicar herbicidas ou ainda o uso de

emissores com incorporação de herbicida na composição. Entretanto, há necessidade de

investigações sobre o manejo destes produtos bem como dos aspectos ambientais envolvidos no

processo conforme discutido por RESENDE (2003).

Devido à falta da visualização do caminhamento da água para a cultura, assim como a

susceptibilidade ao entupimento dos emissores pelas raízes há necessidade de controle da

irrigação com o uso de hidrômetros, válvulas ventosas, gotejadores adequados, lavagem da

tubulação após uso, operação adequada do sistema de filtragem; dentre outros aspectos. Em

relação a RESENDE et al. (2004) avaliaram a intrusão radicular em diferentes modelos de

gotejadores e de umidade do solo quando adotado o gotejamento subterrâneo na cultura da

cana-de-açúcar. Os autores verificaram que gotejadores auto-compensantes de pressão

apresentaram maior magnitude de variação da vazão em relação aos demais.


90

Figura 34 – Instalação do sistema de irrigação por gotejamento subterrâneo antes do plantio da cana-de-açúcar. (Foto: Netafim Brasil).

No sistema de irrigação localizada, especial atenção deve ser dada à porcentagem de área

molhada proporcionada pelos emissores em relação a área total. Devido à alta frequência de

aplicação, o solo não é considerado como reservatório e após uma sequência de irrigações, a

frente de molhamento atinge equilíbrio. Para fins de manejo das irrigações utilizando-se o solo

como indicador deve-se escolher adequadamente o local de instalação de sensores, pois a

umidade decresce a partir do ponto central de aplicação de água no bulbo molhado. Com relação

a área molhada pela irrigação localizada a literatura clássica recomenda que o valor mínimo da

área molhada pelos emissores, em relação ao espaçamento da cultura, deve ser de 33% (1/3 do

sistema radicular) em condições onde a irrigação é prática essencial e de 20% para condições de

irrigação complementar às chuvas. Outra corrente considera como ideal uma faixa de

molhamento que varia de 33 a 50% para o primeiro caso e acima de 40% quando em caráter

complementar. Convém salientar que a área molhada pelo bulbo corresponde a uma área maior

do que a visualizada na superfície do solo. A área molhada pelo emissor deve ser medida um dia

após o teste de campo no perfil do solo onde se observa o maior diâmetro molhado. É importante

ressaltar que a redução na área molhada pelo sistema requer cuidados em relação a frequência de

irrigação e práticas de manejo bem estabelecidas.

A irrigação por gotejamento enterrado facilita a aplicação de água residuária. A aplicação de

vinhaça desta forma tem a vantagem de não deixar odor desagradável. Esta opção pode ter

interesse especial nas regiões de cultivo próximas aos centros urbanos. Barbosa et al. (2012) e

Barbosa et al. (2013) reportam bons resultados em produção e atributos de qualidade com a


91

aplicação da vinhaça por gotejamento enterrado em 4 ciclos de cultivo em estudo desenvolvido na

região de Guaíra no Estado de São Paulo. Santos (2014) apresenta resultados positivos de

produção relacionados ao uso da irrigação e da aplicação de efluente de esgoto tratado aplicado

por gotejamento enterrado na região de Campinas.

Filtragem

Na irrigação localizada a qualidade da água tem grande importância visto a pequena

dimensão dos oríficios de saída dos emissores. Desta forma, a escolha do sistema de filtragem tem

importância vital para evitar entupimentos e garantir o bom funcionamento e desempenho do

sistema. Os benefícios, particularidades e indicações de cada tipo de filtro proporciona devem ser

analisados cuidadosamente. Os filtros são normalmente instalados no cabeçal de controle, na

linha de irrigação e podem ser utilizados isoladamente ou em conjunto. No critério de seleção do

sistema de filtragem a análise da qualidade da água e o orifício de saída são fundamentais.

Os filtros mais comuns adotados na irrigação localizada são: areia (Figura 35), tela e disco.

Descrição dos equipamentos, indicação, funcionamento, operação e manutenção podem ser

encontrados em KELLER e BLIESNER (2000); PEREIRA (2004); BERNARDO et al. (2005); TESTEZLAF

et al. (2014). Outros tipos de filtro podem ser utilizados como tipo ciclone, manta sintética, dentre

outros.

Figura 35 – Sistema de filtragem com filtros de areia para irrigação localizada.

Para manter o bom desempenho do equipamento, ao final de uma safra, após a colheita, deve-se proceder à limpeza por meio de cloração e aplicação de ácido para oxidação da matéria orgânica e remoção de incrustações no sistema. CORDEIRO et al. (2003) abordam as principais causas de obstruções de emissores em irrigação localizada bem como medidas preventivas e possíveis soluções.


92

3.4. Uniformidade dos sistemas de irrigação

Os principais impactos da irrigação na fazenda estão associados a gestão da perda de água,

seja pelo escoamento superficial, percolação, lixiviação, e evaporação. O conhecimento profundo

sobre os tipos de solo, respectivas capacidades de armazenamento de água, forma e declividade

dos talhões é crucial para desenvolver um sistema de irrigação eficiente.

Qualquer sistema de irrigação pode ser eficiente se for bem manejado e apropriadamente

projetado para o tipo de solo, relevo e considerando as peculiaridades de cada um deles. Em

condições de máxima eficiência, os sistemas de irrigação localizada resultarão no menor impacto

dentre todos os sistemas. Os sistemas localizados proporcionam também a possibilidade de

realizar a fertirrigação o que pode resultar em impactos ambientais ainda menores. A fertirrigação

também pode ser utilizada com a adoção do pivô central. Ainda vale ressaltar que no cultivo de

cana a aplicação de vinhaça independente do método de irrigação é rotineiramente nominada por

fertirrigação também, mas o comentário relacionado à fertirrigação e a redução de impactos

ambientais teve como objetivo enfocar a aplicação de nutrientes de um modo geral.

A irrigação pressupõe aplicação de água naquela parte do solo conhecida como zona

radicular, para uso imediato ou posterior das plantas (Hillel, 2000). Diversos métodos de irrigação

são utilizados mundo afora. Na Austrália, a irrigação por sulcos é utilizada em grandes extensões.

Em regiões mais tecnificadas, métodos de irrigação por aspersão (tipo autopropelido, pivôs central

e lateral) e irrigação localizada são utilizados. No Brasil, a maior porção das áreas irrigadas utilizam

autopropelidos com canhão para uma aplicação única, geralmente com o mero objetivo de

distribuir a vinhaça. Contudo, nos últimos anos, a prática da irrigação de salvamento utilizando

autopropelidos têm experimentado grande expansão. Também tem sido notórias a dinâmica e a

pujança dos investimentos em sistemas de irrigação para aplicação de lâminas suplementares

através de sistemas como pivô rebocável, lateral móvel, pivô central fixo, e até mesmo

gotejamento enterrado.

De forma geral, quando se faz irrigação, pensa-se em aplicar água na forma mais

uniformepossível, e com o menor nível de desperdício (perdas) possível (Bernardo, 2005). Para

avaliação da qualidade da irrigação em condições de campo vários parâmetros de desempenho

podem ser utilizados, tais como uniformidade, eficiência e grau de adequação. A uniformidade

representa a variabilidade da lâmina de irrigação aplicada na área de cultivo e por isto é um

parâmetro interessante para verificar como a água está sendo distribuída para as plantas no


93

talhão. A eficiência representa a razão entre volumes de água envolvidos no processo de irrigacão,

desta forma, expressa um balanço entre volumes que pode ser avaliado de acordo com o interesse

como, por exemplo, eficiência de condução, de aplicação, de armazenamento. Desta forma,

incorporam no conceito vários propósitos. Por outro lado, o grau de adequação expressa o quanto

o sistema de irrigação satisfaz, em termos de área adequadamente irrigada para manter a

qualidade e a produtividade em nível econômico adequado. Maior detalhamento sobre o tema

pode ser encontrado em Frizzone & Dourado Neto (2003). Neste contexto a escolha do parâmetro

de desempenho depende o objetivo da avaliação. Outro aspecto fundamental é que

eventualmente seja avaliada a distribuição de água nas áreas irrigadas para verificar a necessidade

de manutenção no sistema.

A eficiência é, predominantemente, uma característica do tipo de sistema de irrigação,

projeto hidráulico. Já as perdas são usualmente função da evaporação, percolação, escoamento

superficial, ou seja, são predominantemente função da gestão da irrigação. Valores de eficiência

típicos para sistemas de irrigação por superfície estão entre 35 e 75%, 60 a 80% para aspersão

convencional, 75 a 90% para sistemas tipo pivô central, e 80 a 95% para sistemas de irrigação

localizada (Raine e Bakker 1996, Solomon, 1993, Bernardo 2005, Mantovani et al 2007). Os

diferentes métodos de irrigação têm formas específicas para amostragem da uniformidade de

distribuição de água nas avaliações de campo. Apesar do potencial de atingirem valores de

eficiência de irrigação mais elevados, os sistemas localizados também demandam maior domínio

do gerenciamento de irrigação para atingir bons resultados conforme reportado por Carr & Knox

(2010) em relação ao uso em cultivo de cana irrigada. Gerenciamento inapropriado, até mesmo

nos sistemas mais avançados e caros, também pode resultar em irrigações ineficientes.

O uso potencial do sistema de irrigação para aplicação de água, insumos, de vinhaça e de

fertirrigação torna ainda mais necessária a avaliação da uniformidade de aplicação pois as

ineficiências estarão relacionadas a aplicação de água, substâncias e de nutrientes e poderão

acarretar em danos a produção, qualidade e ao ambiente.

A qualidade da irrigação também pode ser monitorada com maior frequência com dados

coletados antes e após as irrigações em hidrômetros para checagem do volume efetivamente

aplicado no campo em relação ao esperado, ainda outro aspecto fundamental é a medida da

pressão em pontos característicos em condições de funcionamento no campo e a esperada

conforme os dados fornecidos pelo fabricante ou projetista. O monitoramento e a formação de


94

um histórico do funcionamento do sistema no campo auxiliarão na averiguação de manutenção e

compreensão de possíveis problemas que poderão estar associados.

3.5. Manejo da Fertilidade em Sistemas Irrigados

O manejo da fertilidade em sistemas irrigados necessita estar apropriado ao potencial

produtivo associado ao uso da técnica. A adoção da irrigação em culturas que normalmente não

faziam uso da técnica requer cuidado relacionado a compatibilidade do potencial produtivo

esperado da recomendação de adubação adotada e aquele que pode ser atingido em condições

irrigadas. Em algumas áreas irrigadas, em especial culturas perenes, o uso da irrigação

proporcionou incrementos de produtividade nos primeiros anos e depois redução foi observada.

Em alguns casos a razão era o fato de que o aporte nutricional fornecido ser para valores de

produtividade inferiores aos alcançados e neste caso ocorre redução na disponibilidade de

nutrientes no solo para cultura, pois a extração de nutrientes com níveis maiores de produtividade

foi superior daquela prevista nas recomendações de adubação desenvolvidas para cultivo em

sequeiro. Neste contexto, é importante a realização de análise química do solo periódica (anual) e

quando se tratar de áreas com elevado potencial produtivo e de verticalização da produção

análises químicas das folhas poderão auxiliar em ajustes nutricionais a serem aportados via

fertirrigação.

O uso da fertirrigação possibilita aplicações frequentes dos nutrientes conforme a curva

de absorção pela planta. Este aspecto aumenta a eficiência do uso dos nutrientes na cultura e em

alguns casos possibilita economia no volume, mas deve-se considerar sempre o potencial

produtivo da área. Alguns aspectos relacionados a aplicação de vinhaça na cultura da cana de

açúcar foram discutidos em tópico anterior. Desta forma a abordagem da fertirrigação para

aplicação paulatina de nutrientes será enfocada.

O uso do potencial do sistema de irrigação incluindo a fertirrigação é técnica muito

interessante e deve ser utilizada quando possível, mas considerando os devidos cuidados que

devem ser tomados. A fertirrigação permite a aplicação fracionada de nutrientes, o que poderá

colaborar para aumento da produtividade e redução do custo de implantação do sistema. A

adubação fracionada reduz as perdas por lixiviação de nutrientes, evita a grande variação de

salinidade na região das raízes e economia pela melhoria da eficiência na absorção de nutrientes.


95

Os equipamentos de injeção de nutrientes normalmente ficam junto ao cabeçal de controle

(conjunto moto-bomba, filtros, etc) ou próximos à área de aplicação. Deve-se instalar filtro de tela

ou disco após o injetor para evitar impurezas no sistema. Além de nutrientes, também podem ser

aplicados outros insumos, dentre eles, produtos para limpeza periódica do sistema e, no caso

particular da irrigação localizada subterrânea, herbicidas para evitar entupimento de emissores

por intrusão radicular.

A injeção de nutrientes e outros produtos no sistema de irrigação pode ser realizada por

diferença de pressão, sucção ou bombeamento utilizando tanque diferencial de pressão ou tanque

de derivação de fluxo, injetor tipo Venturi ou bombas injetoras, respectivamente. Os mais

utilizados são o Venturi e as bombas injetoras. A escolha adequada do sistema de injeção deve

levar em consideração o volume, o equipamento, a precisão requerida, considerando a cultura e a

uniformidade de distribuição de água do sistema, se pode ou não haver diluição da solução

nutritiva com o tempo, a resistência em condições de campo, nível técnico e capacidade do

operador, necessidade de acompanhamento do processo, qualidade da assistência técnica e a

fonte de energia disponível para o injetor. A adoção da fertirrigação deve ser aliada a um

incremento tecnológico na empresa, pois envolve conceitos técnicos que pressupõem mudanças

na operação do sistema e na condução da cultura.

Conforme apresentado por VILLAS BÔAS et al. (1999), as características desejáveis dos

fertilizantes para fertirrigação são: solubilidade rápida e completa; elevada pureza; alta

concentração; baixo poder corrosivo; compatibilidade de mistura; preço (baixo custo);

disponibilidade no mercado; facilidade de manuseio; facilidade de armazenagem; baixa toxicidade;

baixa volatilidade e baixo índice de acidez. A Tabela 7 apresenta a compatibilidade de mistura de

alguns fertilizantes utilizados em fertirrigação.

A aplicação de fertilizantes deve ser iniciada após o sistema ter atingido o equilíbrio

hidráulico, isto é, quando todo sistema tiver atingido a vazão adequada. Após a injeção de

fertilizantes, o equipamento deverá permanecer ligado para aplicação de água para limpeza da

tubulação.


96

Tabela 7 - Compatibilidade de mistura de fertilizantes. (Fonte: Adaptado de VILLAS BÔAS et al., 1999).

Fertilizantes

Uré

ia

Nit

rato

d

e am

ôn

io

Sulf

ato

de

amô

nio

N

itra

to

de

cálc

io

Nit

rato

d

e

po

táss

io

Clo

reto

d

e

po

táss

io

Sulf

ato

de

po

táss

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Fosf

ato

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e

amô

nio

Fé

, Zn

, Cu

e M

n

qu

elat

o

Fé, Z

n, C

u

e M

n

sulf

ato

Su

lfat

o d

e m

agn

ésio

Á

cid

o

fosf

óri

co

Áci

do

sulf

úri

co

Áci

do

n

ítri

co

Uréia

Nitrato de amônio

C

Sulfato de amônio

C C

Nitrato de cálcio

C C N

Nitrato de potássio

C C C C

Cloreto de potássio

C C C C C

Sulfato de potássio

C C R N C R

Fosfato de amônio

C C C N C C C

Fé, Zn, Cu e Mn sulfato

C C C N C C R N

Fé, Zn, Cu e Mn quelato

C C C R C C C R C

Sulfato de magnésio

C C C N C C R N C C

Ácido fosfórico C C C C C C C C N R C

Ácido sulfúrico C C C N C C R C C C C C

Ácido nítrico C C C C C C C C C N C C C

C- compatível; R- solubilidade reduzida; N - incompatível.

3.6. Aplicação de vinhaça

A vinhaça é um resíduo proveniente setor sucroalcooleiro, do processo de produção de

etanol oriundo da destilação do caldo fermentado da cana de açúcar (Lelis Neto, 2008). Consiste

de líquido de coloração marrom escura. Em média são produzidos 13 L de vinhaça por litro de

álcool destilado. Conforme relatado por Rossetto et al. (2008) até meados dos anos 1950 a

vinhaça produzida era lançada nos corpos hídricos. Tal fato ocasionava poluição dos rios e

mortandade de peixes. Assim em 1967 um Decreto Lei proibiu a disposição de vinhaça nas águas.

A partir disto, iniciou-se a aplicação da vinhaça em solos em áreas próximas as Usinas e destilarias,


97

que foram chamadas de “áreas de sacrifício”. A aplicação de quantidade excessiva de vinhaça no

solo acarretou danos ambientais, econômicos e sociais e inviabilizou tal prática, e a partir de

resultados de pesquisa a vinhaça passou a ser adotada para aporte nutricional da cultura e não

mais em dosagem excessiva.

A aplicação da vinhaça por fertirrigação no cultivo da cana-de-açúcar considerando os

aportes nutricionais e de material orgânico promoveram bons resultados na produção e qualidade

(Simabuco & Nascimento Filho, 1994; Freire & Cortez, 2000; Paulino et al., 2002; Lelis Neto, 2008;

Barbosa et al., 2012; Barbosa et al., 2013).

É importante salientar que a composição da vinhaça é variável dependendo da origem, da

usina, da época do ano, e ainda durante um dia, em decorrência da moagem de cana proveniente

de diferentes cultivares, estádios de maturação, regime hídrico e nutricional, tipo de solo, dentre

outros (Glória & Orlando Filho, 1984; Rossetto et al., 2008), desta forma é importante o

conhecimento da composição. Os mesmos autores ainda compilam diferentes resultados da

literatura nos quais se observa o efeito positivo da vinhaça na produção de cana.

Apesar dos aspectos ambientais positivos há necessidade de se considerar parâmetros

técnicos para que danos ambientais não ocorram e as vantagens pelo uso do resíduo sejam

alcançadas. A vinhaça aplicada como fertirrigação em canaviais se mostrou técnica econômica e

eficiente.

Dentre os nutrientes que compõe a vinhaça destacam-se o potássio e o nitrogênio. A

aplicação da vinhaça nos canaviais por meio da irrigação além do aporte nutricional e da

disposição de resíduo também promove o molhamento do solo.

É importante salientar que cuidados devem ser tomados para que danos ambientais não o

ocorram devido a aplicação da vinhaça e ainda que a dosagem deve variar conforme o tipo de

solo, análise química do solo e expectativa de produção da área.

Neste sentido, no Estado de São Paulo a Companhia de Tecnologia de Saneamento

Ambiental (CETESB) estabeleceu critérios e procedimentos para cálculo do volume de vinhaça a

ser aplicado, baseado em dados de análise química do solo, em especial a CTC e o conteúdo de

potássio e procedimentos para aplicação em solo agrícola através da norma P4.231 de dezembro

de 2006. Dentre as formas de aplicação de vinhaça citam-se desde inundação, sulcos de

infiltração, aspersão convencional, canhão hidráulico, autopropelido, pivô central, barra de

irrigação, sistema linear até gotejamento subsuperficial. Os equipamentos e a forma de aplicação

da vinhaça acompanharam o desenvolvimento tecnológico dos sistemas de irrigação.


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