Vazão retirada e consumo efetivo de água em diferentes sistemas de irrigação do arroz

VAZÃO RETIRADA E CONSUMO EFETIVO DE ÁGUA EM DIFERENTES SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO DO ARROZ Luís Gustavo Henriques do Amaral1, Renata del Giudice Rodriguez2, Fernando Falco Pruski3, Márcio Mota Ramos4

RESUMO O sistema de cultivo de arroz irrigado por inundação é de grande importância para a agricultura brasileira, porém, pelas características inerentes ao próprio sistema, a eficiência no uso da água é baixa. No entanto, a maior perda de água ocorre por percolação, sendo que ela retorna à bacia hidrográfica, não caracterizando, por esta razão, perda no sistema hidrológico. Para elucidar esta questão, realizou-se o presente trabalho, com objetivos de desenvolver uma metodologia para quantificar e comparar a vazão retirada e a efetivamente consumida no cultivo, do arroz irrigado por aspersão e por inundação (sob cultivo convencional e pré-germinado). A metodologia desenvolvida foi aplicada ao município de Uruguaiana, RS, nos anos agrícolas de 1995/96 a 2003/04. Apesar dos sistemas de irrigação por inundação terem apresentado volumes retirados três vezes superiores aos obtidos no sistema de aspersão, os volumes efetivamente consumidos foram semelhantes. Verificouse que a metodologia desenvolvida é sensível às particularidades do manejo da água correspondente aos diferentes sistemas de irrigação analisados e se constitui em alternativa para a estimativa da vazão retirada e do consumo efetivo de água no cultivo do arroz irrigado. Palavras-chave: inundação, aspersão, cultivo convencional, sistema pré-germinado.

ABSTRACT The water withdrawal and the actual water consumption in different irrigation systems of the rice The flooded rice irrigation system is very important in Brazil, but it is less efficient than other systems, due to inherent characteristics of flood irrigation. However, most losses are due to percolation and, in this case, water returns to the basin. Consequently, the losses occurred in the hydrological system are small. This study was undertaken to explore this question, with the objective of developing a methodology to quantify and compare the water withdrawal and actual water consumption of rice grown under sprinkler and flood irrigation systems. The methodology was applied in Uruguaiana, RS, Brazil, during the 1995/96 to 2003/04 crop seasons. Although the water withdrawals by flood irrigation systems were three times greater than sprinkler irrigation, actual water consumption was similar. It was verified that the methodology is sensitive to differences in water management practices of irrigation systems evaluated, and is an alternative to estimate irrigation water withdrawal and actual water consumption of irrigated rice. Keywords: flood irrigation, sprinkler irrigation, conventional tillage, pre-germinated.

1

Eng. Mecânico, Doutorando, UFV-DEA, Bolsista do CNPq, Viçosa, MG, [email protected], (31)3899-2715 Eng. Agrônoma, Doutoranda, UFV-DEA, Bolsista do CNPq, Viçosa, MG, [email protected], (31)3899-1925 3 D.S., Prof. Titular, UFV-DEA, Bolsista do CNPq, Viçosa, MG, [email protected], (31)3899-1912. 4 D.S., Prof. Titular UFV-DEA, Bolsista do CNPq, Viçosa, MG, [email protected], (31)3899-1914. 2

178

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

INTRODUÇÃO O arroz é um dos cereais mais produzidos e consumidos em todo o mundo, sendo considerado o alimento de maior importância na maioria países em desenvolvimento. Atualmente, constitui dieta básica para aproximadamente 2,4 bilhões de pessoas e, segundo estimativas, necessita-se aumentar sua oferta, para atender a demanda do dobro desta população, até 2050. Em 2004, o Brasil ocupava a nona posição entre os maiores produtores mundiais de arroz, contribuindo com 2,2% do total produzido no mundo (FAO, 2004). No país, o arroz é cultivado sob dois diferentes sistemas: de várzea e de sequeiro. A irrigação representa importante papel na produção deste cereal, sendo que mais de 75% da produção mundial é oriunda de cultivos irrigados (EMBRAPA, 2003). O sistema de cultivo de arroz em várzea, no qual se pratica a irrigação por inundação, é tradicionalmente utilizado na Região Sul do Brasil, principalmente nos Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina (Azambuja et al., 2004). Na safra 2004/05, esses dois Estados foram responsáveis por mais da metade da produção nacional, sendo a contribuição do Rio Grande do Sul de 45,9% do total (CONAB, 2005). A Região Fronteira Oeste do Rio Grande do Sul apresenta a maior área de cultivo do Estado (28,7% da área total cultivada) e a maior produção (32,7% do total produzido) (Azambuja et al., 2004). Toescher et al. (1997) salientam que, em virtude da grande necessidade e da baixa eficiência de irrigação dos sistemas por inundação, a disponibilidade de água para o cultivo do arroz tem sido fator limitante para sua expansão. Em pequenos corpos d’água, a disponibilidade para os outros usos cai consideravelmente no período de maior demanda pela cultura, trazendo conseqüências ao meio ambiente e insegurança aos produtores. Tendo em vista a importância do sistema de cultivo de arroz irrigado sob inundação no Brasil e considerando as particularidades desse sistema em relação aos demais sistemas de irrigação utilizados no país, o presente trabalho teve como objetivos desenvolver uma

metodologia para quantificar a vazão retirada e a efetivamente consumida no cultivo do arroz, sob diferentes sistemas de irrigação, e comparar a vazão retirada e o consumo efetivo de cultivos de arroz em sistemas de irrigação por inundação (convencional e pré-germinado) e por aspersão.

MATERIAL E MÉTODOS Desenvolvimento metodológico Neste estudo, considerou-se como vazão retirada aquela captada dos mananciais para atender a irrigação da cultura do arroz. O consumo efetivo foi definido como a quantidade de água efetivamente consumida pela cultura, ou seja, aquela evapotranspirada. No caso da irrigação em cultivo pré-germinado, a água evaporada dos tabuleiros, desde o momento do seu enchimento até a emersão das plântulas, foi contabilizada como consumo efetivo. A duração média do ciclo cultura, da emergência até a maturação (colheita), foi considerada 122 dias. Essa duração foi definida a partir das características das principais cultivares utilizadas nos Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina (Tronchoni, 1995; SOSBAI, 2003; IRGA, 2005a). Como o processo de germinação da semente no sistema pré-germinado é acelerado antes da semeadura, considerou-se que a data da emergência coincidiu com a data da semeadura. A partir da definição do ciclo da cultura, foi possível caracterizar os coeficientes de cultura nas diferentes fases de desenvolvimento, bem como a duração de cada fase, baseando-se nas recomendações de Allen et al. (1998). No entanto, o ciclo médio das principais cultivares de arroz utilizadas na Região Sul do Brasil é mais curto que o proposto por Allen et al. (1998), portanto foi necessário ajustar a duração dos diferentes estádios proposta na literatura para as condições locais, como apresentado na Figura 1.

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

179

1,2

Coeficiente de cultura - Kc

1,2 1,05

1,125

1,0 0,9 0,8 inicial 0,6 -7

desenv.

final

média

emergência 0

17

40

92

122

Tempo (dias após a emergência)

Figura 1. Coeficiente de cultura para as diferentes fases de desenvolvimento do arroz, adaptado de Allen et al. (1998) para o ciclo médio das cultivares de arroz utilizadas na Região Sul do Brasil. Inundação – cultivo convencional Os períodos de irrigação e suas durações foram definidos utilizando-se informações contidas em EMBRAPA (2003), SOSBAI (2003), Weber et al. (2003) e Gomes et al. (2004a). No Quadro 1 apresenta-se a duração dos diferentes períodos de irrigação para o sistema de inundação sob cultivo convencional. O período pós-emergência compreende os dias entre a emergência das plantas e o início da inundação dos tabuleiros; o período de enchimento dos tabuleiros corresponde ao período entre o início da inundação e a completa formação da lâmina superficial; o período de demanda normal compreende os dias em que os tabuleiros são mantidos sob lâmina d’água aproximadamente constante e o período de esvaziamento dos tabuleiros corresponde aos dias decorridos desde a supressão da irrigação até o final da drenagem da lâmina d’água superficial. A vazão retirada foi considerada nula nos períodos pós-emergência e esvaziamento dos tabuleiros. Nos períodos enchimento dos tabuleiros e demanda normal, a vazão

180

retirada foi equações:

calculada

utilizando-se

as

  P  Qretir = Qunit −   A  8.640  

(1a)

Qretir = 0

(1b)

em que: 3 -1 Q retir = vazão retirada, m s ; 3

-1

-1

Qunit = vazão unitária, m s ha ;

P = total precipitado, mm; A = área irrigada, ha. A

equação 1a é utilizada quando e a equação 1b nas demais

 P    < Qunit  8.640 

situações.

A vazão unitária utilizada foi 1,75 L s-1ha-1 no período de demanda normal, de acordo com a recomendação de SOSBAI (2003). No período de enchimento dos tabuleiros, a vazão unitária foi calculada utilizando-se a Equação 2, desenvolvida a partir da consideração de que, no momento de início da inundação, o volume de água necessário para a saturação do perfil corresponderia ao

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

Quadro 1. Cronologia dos diferentes períodos de irrigação, em relação à data de emergência, para o sistema de cultivo convencional Período

Duração (dias)

Pós-emergência

de 1 a 24

Enchimento dos tabuleiros

de 25 a 29

Demanda normal

de 30 a 97

Esvaziamento dos tabuleiros

de 98 a 109

volume dos macroporos do solo, desde a sua superfície até a profundidade da camada impermeável:

Qunit

100 [(u P ) + H ] (ET = + imp

lam

Tench 864

0 Kc Ks ) 8.640

Inundação – cultivo pré-germinado (2)

em que: 3 -3 u = macroporosidade média do solo,m m ; Pimp = profundidade média da camada impermeável, m; H lam = altura da lâmina d’água superficial,m; Tench = duração do período de enchimento dos tabuleiros, d; ET0 = evapotranspiração da cultura de referência, mm d-1; K C = coeficiente de cultura, adimensional; K S = coeficiente que depende do conteúdo de água no solo, adimensional.

A lâmina de inundação foi de 0,10 m, definida com base em recomendações técnicas e nas lâminas usualmente utilizadas em lavouras comerciais e em ensaios experimentais. O consumo efetivo no sistema convencional, independentemente do período considerado, foi calculado por:  (ET0 K C K S )10  Q cons =  A 86 .400  

em que Qcons é o consumo efetivo, m3s-1.

No período pós-emergência, considerouse KS = 0,9 e nos demais períodos KS = 1,0.

(3)

Os períodos de irrigação e suas durações foram definidos utilizando-se informações contidas em Gomes e Pauletto (1999), EMBRAPA (2003), SOSBAI (2003), Weber et al. (2003), Marchezan et al. (2004) e Petrini et al. (2004). No Quadro 2 apresenta-se a duração dos diferentes períodos de irrigação para o sistema de inundação sob cultivo prégerminado. O período de enchimento dos tabuleiros, que ocorre antes da semeadura, estende-se até a completa formação da lâmina d’água superficial; o período présemeadura, no qual mantêm-se os tabuleiros sob lâmina d’água aproximadamente constante, compreende os dias entre a completa formação da lâmina e a semeadura; o período pós-semeadura corresponde aos dias entre a semeadura e a primeira drenagem da lâmina superficial, que visa ao melhor enraizamento das plantas; o período de retirada da lâmina d’água corresponde ao período entre a primeira drenagem da lâmina e o início da sua reposição; o período de reposição da lâmina compreende o período necessário para a completa reposição da lâmina d’água nos tabuleiros; o período de demanda normal, ao período entre a completa reposição da lâmina e a supressão da irrigação e o período de esvaziamento dos tabuleiros, ao período entre a supressão da irrigação e o final da drenagem da lâmina d’água superficial.

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

181

Quadro 2. Cronologia dos diferentes períodos de irrigação, em relação à data de emergência das plantas, para o sistema de cultivo pré-germinado Período

Duração (dias)

Enchimento dos tabuleiros

de -25 a -21

Pré-semeadura

de -20 a -1

Pós-semeadura

de 1 a 3

Retirada da lâmina d’água

de 4 a 10

Reposição da lâmina d’água

de 11 a 17

Demanda normal

de 18 a 97

Esvaziamento dos tabuleiros

de 98 a 109

A inundação dos tabuleiros no sistema pré-germinado se inicia antes da semeadura, durante os procedimentos finais de preparo do solo. Assim, mesmo antes do estabelecimento da cultura, já existe perda considerável de água para a atmosfera devido à evaporação. Além disso, de acordo com Gomes et al. (2004a), a evaporação é o processo predominante no início do cultivo do arroz, decrescendo à medida que a cultura se desenvolve e a cobertura do dossel aumenta. Como o processo de evaporação da água nos tabuleiros não se altera significativamente durante os primeiros dias após a semeadura, pois a transpiração das plantas e a cobertura do dossel ainda são pequenas, o consumo efetivo de água pela cultura, no período compreendido entre o início do enchimento dos tabuleiros e o final da reposição da lâmina d’água, foi estimado considerando-se apenas a ocorrência de evaporação. Nos períodos de demanda normal e esvaziamento dos tabuleiros a estimativa foi realizada considerando-se a evapotranspiração real da cultura. Para a estimativa da evaporação, considerou-se que essa seria igual à evaporação no tanque classe A, já que, de acordo com Gomes et al. (2004a), a evaporação que ocorre durante os primeiros dias de cultivo do arroz é semelhante à obtida em tanques evaporímetros. A vazão retirada nos períodos de enchimento dos tabuleiros, pré-semeadura, pós semeadura, reposição da lâmina d’água e demanda normal foi calculada com a 182

utilização da Equação 1. Nos períodos de retirada da lâmina d’água e esvaziamento dos tabuleiros, a vazão retirada foi considerada nula. A vazão unitária no período de enchimento dos tabuleiros foi obtida da seguinte forma:

Qunit =

[

10.000 (u Pimp ) + Hlam Tench 86.400

] +  ET

10  0  K 86.400  T 

(4)

em que KT é o coeficiente do tanque classe A, adimensional. A vazão unitária no período de reposição da lâmina d’água foi obtida da seguinte maneira:  H 10.000   ET0 10  +  Qunit =  lam    Tench 86.400  KT 86.400

(5)

O coeficiente do tanque classe A foi obtido a partir das recomendações de Allen et al. (1998). Considerando-se um tanque circundado por grama, situado em local com umidade relativa alta, velocidade do vento moderada e distância de 1000 m do centro do tanque ao limite da bordadura, obteve-se KT = 0,80. A lâmina de inundação foi a mesma utilizada no sistema convencional, ou seja, de 0,10 m. Para os períodos pré-semeadura, póssemeadura e de demanda normal, a vazão unitária foi considerada igual a 1,0 L s-1 ha-1,

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

de acordo com as recomendações de SOSBAI (2003). O consumo efetivo nos períodos de enchimento dos tabuleiros, pré-semeadura, pós-semeadura, retirada da lâmina d’água e reposição da lâmina d’água foi obtido utilizando-se a equação a seguir, utilizandose KT = 0,80:

Q cons

 ET 0 10   A =   K T 86.400 

(6)

Nos períodos de demanda normal e esvaziamento dos tabuleiros o consumo efetivo foi obtido utilizando-se a Equação 3 e considerando KS = 1,00. Aspersão A vazão retirada e o consumo efetivo no sistema de irrigação por aspersão foram estimados adaptando-se a metodologia proposta por ONS (2003) para a cultura de arroz na Região Sul do Brasil. A vazão retirada foi estimada com base na irrigação total necessária e na área irrigada, sendo calculada utilizando-se a seguinte equação:  (ET0 K C K S ) − Pe  10 A Qretir =   Ea   86.400

(7)

em que: -1 Pe = precipitação efetiva, mm d ;

base mensal, os valores diários foram obtidos pela divisão dos dados mensais pelo número de dias de cada mês. As perdas por percolação e escoamento, ocorridas na aplicação da água em cada tipo de irrigação foram consideradas como vazão de retorno, sendo estimadas utilizando-se a seguinte equação: Qretorno =

(ET0 KC KS )

Pe

Ea

10 A 86.400

(PP + Pesc )

(8)

em que: 3 -1 Q retorno = vazão de retorno, m s ; PP = perdas por percolação, adimensional; Pesc = perdas por escoamento, adimensional.

As perdas por percolação e escoamento foram estimadas utilizando-se a seguinte equação:

(PP + Pesc ) = 1 − Pevap − E a

(9)

em que Pevap são as perdas por evaporação e deriva, adimensional. No sistema de irrigação por aspersão, adotou-se a perda por evaporação e deriva igual a 0,10. A vazão consumida foi determinada pela diferença entre a vazão retirada e a de retorno. Finalmente, o consumo efetivo foi determinado pela soma da vazão consumida com a precipitação efetiva.

E a = eficiência de aplicação, adimensional.

Os valores de KS e Ea, adotados para o sistema de pivô central, foram 0,90 e 0,85, respectivamente. A precipitação efetiva foi obtida pelo método proposto no Boletim 24 da FAO (Doorenbos & Pruitt, 1977), estimando-se a precipitação efetiva média mensal em função dos valores da precipitação média mensal (obtida a partir dos dados diários), da evapotranspiração potencial mensal da cultura e da capacidade total de água no solo. Uma vez que os dados de precipitação efetiva foram estimados em

Comparação das vazões de retirada e dos consumos efetivos nos sistemas de irrigação analisados A metodologia desenvolvida foi aplicada nas condições do Município de Uruguaiana, situado na Região Fronteira Oeste do Rio Grande do Sul. Este município possui a maior área irrigada, 23% do total irrigado na região (IBGE, 1996), sendo o maior produtor de arroz irrigado do Estado (531.379 toneladas)

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

183

e o terceiro com maior produtividade média, 7.353 kg ha-1 (RucattI & Kayser, 2004). As vazões retiradas e os consumos efetivos foram estimados para a lavoura de arroz, nas safras 1995/96 a 2003/04, com exceção da safra 1996/97, por haver extensos períodos de falhas na série histórica de precipitação. A data da colheita foi estabelecida em 15 de março, independentemente da safra e do sistema de irrigação considerado. A metodologia foi aplicada para uma área de 1 ha, considerando-se a utilização dos sistemas de irrigação por inundação (cultivo convencional e prégerminado) e aspersão. Considerou-se uma lavoura com solo pertencente à unidade de mapeamento Uruguaiana, classificado como Chernossolo Ebânico carbonático vértico (EMBRAPA, 1999). De acordo com Pinto et al. (2004), os solos dessa unidade de mapeamento são encontrados no Município de Uruguaiana, em relevo plano a suavemente ondulado. O valor da profundidade média da camada impermeável utilizado foi de 1,00 m, obtido pela soma das profundidades dos horizontes A e B do solo da unidade de mapeamento Uruguaiana, descrito em Brasil (1973). O valor médio da macroporosidade do solo utilizado foi de 0,051 m 3 m -3. Esse valor foi determinado a partir da compilação dos valores de macroporosidade obtidos por König (1983), Costa (1993), Vasconcellos (1995) e Machado et al. (1996) para diferentes solos de várzea do Sul do Brasil, devido à dificuldade de se encontrar dados específicos para a unidade de mapeamento Uruguaiana. Os coeficientes de cultura em cada estádio de desenvolvimento foram obtidos da Figura 1. Os valores de ET0 foram obtidos com base nos dados de normais climatológicas, do período de 1960 a 1990, da Estação Climatológica de Uruguaiana, apresentadas em Instituto Nacional de Meteorologia - INMET (1992). Os dados de precipitação diários foram obtidos da Estação Pluviométrica João

184

Arregui, pertencente à rede hidrometeorológica da Agência Nacional de Águas (ANA).

RESULTADOS E DISCUSSÃO Vazões retiradas e consumos efetivos As vazões retiradas para os sistemas de irrigação por inundação (convencional e prégerminado) e por aspersão, na safra 2003/2004, estão mostradas na Figura 2. Observa-se que a maior vazão retirada para o sistema pré-germinado ocorreu nos cinco primeiros dias de irrigação, atingindo, aproximadamente, 4,1 L s-1 ha-1. A ocorrência dessa vazão elevada se deve ao processo de enchimento dos tabuleiros, que demanda maior quantidade de água para saturação do solo e formação da lâmina d’água superficial. Após o período de enchimento dos tabuleiros, a vazão retirada diminuiu cerca de 75%, reduzindo-se a 1,0 L s-1 ha-1, que corresponde ao valor da vazão unitária utilizado nesse período, necessária para a manutenção da lâmina d’água sobre a superfície do solo até os três dias após a emergência (DAE), ocorrida no dia 14/11/2003. Do quarto ao décimo dia após a emergência, a vazão retirada tornou-se nula, pela necessidade de drenagem temporária dos tabuleiros. A reposição da lâmina d’água no sistema pré-germinado foi realizada do 11º ao 17º DAE, com vazão retirada de 2,4 L s-1 ha-1, 42% menor que no período de enchimento dos tabuleiros. No período de demanda normal, que se estendeu até os 97 DAE, a vazão retirada voltou a 1,0 L s-1 ha-1, mantendo esse valor até o início do período de esvaziamento dos tabuleiros, quando não há vazão retirada. Em alguns dias durante a safra, a vazão retirada apresentou quedas bruscas, devido à ocorrência de precipitações, chegando a zero nos dias em que a quantidade precipitada superou a quantidade de água requerida para suprir as necessidades hídricas da cultura.

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

Figura 2. Vazão retirada no período de irrigação do arroz, na safra 2003/04, para os sistemas de irrigação por inundação (convencional e pré-germinado) e por aspersão

No sistema convencional, a vazão retirada foi nula nos primeiros dias após a emergência das plantas, pois a inundação dos tabuleiros foi iniciada aos 25 DAE. No período de enchimento dos tabuleiros, a vazão retirada atingiu aproximadamente 4,3 L s-1 ha-1, sendo aproximadamente 5% superior à vazão retirada que correspondeu ao período de enchimento dos tabuleiros no sistema pré-germinado. Apesar do enchimento dos tabuleiros no sistema prégerminado ter sido realizado em condições que favoreceram a evaporação (superfície da água totalmente exposta), a evapotranspiração de referência no período em que esse foi realizado (de 20 a 24/10/2003) apresentou valores menores que no período de enchimento dos tabuleiros do sistema convencional (08 a 12/12/2003), o que explica as maiores vazões retiradas para esse sistema. Após o período de enchimento dos tabuleiros, a vazão retirada diminuiu cerca de 60%, caindo para 1,75 L s-1 ha-1 durante o

período de demanda normal. Assim como no sistema pré-germinado, não houve vazão retirada durante o período de esvaziamento dos tabuleiros. Enquanto nos sistemas pré-germinado e convencional a vazão retirada variava conforme o manejo da água nos diferentes períodos de irrigação, no sistema de aspersão a vazão de retirada variou exclusivamente em função da evapotranspiração e da precipitação, não apresentando variações expressivas dentro de cada mês, em virtude da precipitação diária ser considerada a média mensal dividida pelo número de dias do respectivo mês. No sistema de irrigação por aspersão, o início da aplicação de água ocorreu no dia da emergência das plantas, ao contrário dos sistemas pré-germinado e convencional, nos quais a irrigação iniciou, respectivamente, aos 25 dias antes e aos 25 dias depois da emergência. Até o final do mês de

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

185

novembro, a vazão retirada manteve-se em torno de 0,3 L s-1 ha-1. Em todo o mês de dezembro, em conseqüência da alta precipitação ocorrida nesse mês, a vazão retirada foi nula. No mês de janeiro, que apresentou o menor total precipitado, observou-se a maior vazão retirada pelo sistema de aspersão (0,85 L s-1 ha-1), a qual correspondeu a 85% da vazão retirada para o sistema pré-germinado e 49% da vazão retirada para o sistema convencional, nesse mesmo período. Apesar de as vazões retiradas para os três diferentes sistemas analisados terem apresentado comportamentos distintos, os consumos efetivos de água apresentaram comportamentos bastante semelhantes, como pode ser visto na Figura 3. No sistema pré-germinado, o consumo de água se inicia antes da emergência das plantas, devido à evaporação da água dos tabuleiros nos períodos de seu enchimento e de pré-semeadura. As variações no consumo efetivo durante o ciclo da cultura

são conseqüentes da variação do coeficiente de cultura e da evapotranspiração da cultura de referência no decorrer da safra. O máximo consumo efetivo de água no sistema pré-germinado foi evidenciado no mês de janeiro, que apresentou os maiores valores de evapotranspiração de referência e de coeficiente de cultura. No sistema convencional, o consumo efetivo da cultura se inicia logo após a emergência das plantas, permanecendo inferior ao consumo do sistema prégerminado até os 25 DAE, quando se inicia o enchimento dos tabuleiros. Até os 17 DAE, a diferença no consumo efetivo entre os dois sistemas se deve à consideração de que a evaporação é o processo predominante no sistema pré-germinado, pois os tabuleiros já estão inundados. A partir do 18º DAE, o consumo efetivo de água do sistema prégerminado passa a ser considerado igual à demanda evapotranspirométrica da cultura, assim como no sistema convencional.

Figura 3. Consumo efetivo de água no período de irrigação do arroz, na safra 2003/04, para os sistemas de irrigação por inundação (convencional e pré-germinado) e por aspersão 186

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

Entretanto, dos 18 aos 24 DAE, o consumo efetivo do sistema pré-germinado é maior, devido a utilização de KS = 0,90 para o sistema convencional, pois no período pósemergência o solo ainda não está inundado. A partir do início do enchimento dos tabuleiros (25 DAE), o consumo efetivo do sistema convencional se iguala ao do prégerminado, pois os parâmetros de entrada utilizados no cálculo da demanda evapotranspirométrica passam a ser iguais. No sistema por aspersão, o consumo efetivo também se inicia após a emergência, apresentando comportamento semelhante ao do consumo dos sistemas de irrigação por inundação. Isso se deve ao fato de que os principais parâmetros utilizados na estimativa do consumo efetivo dos sistemas de inundação e aspersão (a evapotranspiração de referência e os coeficientes de cultura) são iguais. As pequenas diferenças existentes são oriundas das particularidades de cada metodologia. Volumes retirado e efetivamente consumido Na Figura 4 representa-se a variação dos volumes retirados para os sistemas de irrigação por inundação (convencional e prégerminado) e aspersão, nas safras de 1995/96 a 2003/04, com exceção da safra de 1996/97, a qual foi descartada devido ao grande número de falhas nos dados diários de precipitação. Os volumes retirados para os sistemas de irrigação analisados apresentaram sazonalidade devido à variação da precipitação, o que demonstra a sensibilidade das metodologias desenvolvidas. Os sistemas de irrigação por inundação apresentaram menor sazonalidade, uma vez que estes sistemas necessitam de aplicação contínua de água, independentemente da demanda evapotranspirométrica, enquanto que, no sistema por aspersão, a aplicação de água só ocorre quando a precipitação não supre a demanda evapotranspirométrica da cultura. Os menores volumes retirados para os sistemas de irrigação analisados e as maiores diferenças entre os volumes retirados para os sistemas de inundação e

aspersão ocorreram nas safras de 2000/01 e 2002/03, em virtude da ocorrência de maiores precipitações nesses períodos. Na safra de 2000/01, os volumes retirados para os sistemas de inundação foram, aproximadamente, seis vezes maiores que para a aspersão. Os maiores volumes retirados e as menores diferenças entre os volumes retirados para os sistemas por inundação e por aspersão ocorreram nas safras de 1999/00 e 2001/02, em decorrência das menores precipitações. Nessas duas safras, os volumes retirados para os sistemas de irrigação por inundação foram aproximadamente duas vezes superiores aos obtidos para a aspersão. Dentre os sistemas de cultivo analisados na irrigação por inundação, o convencional apresentou, em geral, maiores volumes retirados que o pré-germinado, apesar do período de irrigação desse último ser proporcionalmente maior. Isso pode ser explicado pelo fato de que o sistema de cultivo convencional requer maior vazão unitária, tanto no período de enchimento dos tabuleiros, como no período de demanda normal. Entretanto, nas safras de 1995/96 e 1998/99, o volume retirado para o sistema de irrigação por inundação sob sistema de cultivo com sementes prégerminadas superou o volume retirado para o sistema de cultivo convencional, em virtude da ocorrência de baixa precipitação no período de enchimento dos tabuleiros do sistema pré-germinado. Na Figura 5 estão apresentados os volumes médios retirados e efetivamente consumidos para os métodos de irrigação por inundação (convencional e prégerminado) e aspersão, no período de análise. Os volumes médios retirados para os dois sistemas de irrigação por inundação foram, aproximadamente, três vezes superiores ao retirado para o sistema de irrigação por aspersão, devido ao fato de que os sistemas por inundação necessitam de vazões contínuas durante grande parte do ciclo da cultura, ao contrário do sistema por aspersão, no qual a aplicação de água é intermitente e realizada quando o volume precipitado é inferior ao da evapotranspiração da cultura.

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

187

Figura 4. Volumes retirados para os sistemas de irrigação por inundação (convencional e pré-germinado) e por aspersão

Figura 5. Volume médio retirado e efetivamente consumido de água no período de análise para os sistemas de irrigação por inundação (sob cultivo convencional e prégerminado) e por aspersão 188

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

Os volumes obtidos estão próximos aos obtidos por Toescher et al. (1997), em ensaio experimental com sistemas de irrigação por inundação contínua e por aspersão. Os volumes médios efetivamente consumidos nos três sistemas analisados foram semelhantes. O maior volume efetivamente consumido, de 8.480 m3 ha-1, foi obtido no sistema pré-germinado, sendo 27% superior ao volume efetivamente consumido no sistema de aspersão. Os volumes efetivamente consumidos nos sistemas de irrigação por inundação convencional e por aspersão foram muito próximos, 6.770 m3 ha-1 e 6.687 m3 ha-1, respectivamente. Nos sistemas convencional e prégerminado, os volumes efetivamente consumidos tiveram redução de 37% e 21%, respectivamente, em relação aos volumes retirados, evidenciando que grande parte do volume retirado pelo sistema de inundação retorna aos mananciais, permanecendo na própria bacia. O volume retirado para o sistema convencional é maior que no prégerminado, devido à maior vazão unitária utilizada no sistema convencional, enquanto que o volume consumido pelo sistema convencional é menor que no prégerminado, por esse ter período de irrigação mais longo. O volume efetivamente consumido na irrigação por aspersão foi quase duas vezes superior ao volume retirado, pois o consumo efetivo engloba, além da vazão aplicada na irrigação, a parcela da precipitação que é convertida em evapotranspiração. Considerando-se a produtividade média por hectare obtida em Uruguaiana, na safra 2003/04, de 7.353 kg ha-1 (Rucatti & Kayser, 2004), seriam necessários aproximadamente 0,91 m3 de água para se produzir 1 kg de arroz em casca, utilizando-se o método de irrigação por aspersão. Utilizando-se a irrigação por inundação sob o sistema convencional, o valor obtido seria de 0,92 m3. Para o sistema de cultivo com sementes pré-germinadas, o consumo seria de 1,15 m3 para a produção de 1 kg do cereal. De acordo com Embrapa (2003), o cultivo do arroz irrigado por inundação necessita em

torno de 2 m3 de água para produzir 1 kg de grãos com casca. Entretanto, esse valor está baseado no volume retirado e não no volume efetivamente consumido pela cultura. Além disso, deve-se levar em consideração que a produtividade média em Uruguaiana é uma das maiores do Estado. Os resultados obtidos demonstram que, embora a irrigação por inundação seja responsável pela retirada de grande quantidade de água durante o ciclo da cultura, quando em comparação com a irrigação por aspersão, a quantidade de água abstraída da bacia para produção de 1 kg de arroz é bastante próxima, em ambos os sistemas. Apesar do volume de água retirado para o sistema de irrigação por aspersão ser menor que o volume retirado para o sistema de irrigação por inundação, o método de aspersão apresenta maior consumo de energia quando comparado ao de inundação. Conforme Marouelle e Silva (1998), a energia consumida varia de 0,2 a 0,6 kWh m -3 para a irrigação por aspersão e de 0,03 a 0,3 kWh m-3 para a irrigação por superfície. Em sistemas de pivô central com aspersores de tamanho médio, a pressão requerida no centro do pivô pode chegar a 540 kPa (Bernardo et al., 2005), enquanto que em sistemas de irrigação por inundação a pressão requerida para o recalque da água até as áreas irrigadas dificilmente ultrapassa 100 kPa. De acordo com Gomes et al. (2004b), do ponto de vista de manejo da água de irrigação, os sistemas de cultivo mínimo e de plantio direto assemelham-se ao sistema convencional, motivo pelo qual a metodologia proposta para o sistema de cultivo convencional também possa ser usada para estes sistemas de cultivo. Levando em conta que, no Rio Grande do Sul, a área cultivada sob os sistemas convencional, cultivo mínimo, plantio direto e pré-germinado representa quase 100% da área total cultivada com arroz (IRGA, 2005b) e que em Santa Catarina o sistema de cultivo com sementes pré-germinadas ocupa praticamente 100% da área cultivada (SOSBAI, 2003; EMBRAPA, 2003), as metodologias desenvolvidas são alternativa

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

189

bastante abrangente para a estimativa da vazão retirada e do consumo efetivo de água para o cultivo do arroz irrigado por inundação.

CONAB. Safras 1990/91 a 2004/05: séries históricas. Disponível em: Acesso em: 28 maio 2005.

CONCLUSÕES A metodologia desenvolvida é sensível às particularidades do manejo da água correspondente a diferentes sistemas de irrigação, e constitui alternativa para a estimativa da vazão retirada e do consumo efetivo de água para o cultivo do arroz irrigado. Apesar do sistema de irrigação por inundação (convencional e pré-germinado) apresentar volume de água retirado cerca de três vezes superior ao da aspersão, os volumes efetivamente consumidos pelos dois sistemas são semelhantes.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. Roma: FAO, 1998. Irrigation and drainage paper 56. AZAMBUJA, I.H.V.; VERNETTI JÚNIOR, F. de J.; MAGALHÃES JÚNIOR, A.M. de. Aspectos socioeconômicos da produção do arroz. In: GOMES, A. da S.; MAGALHÃES JUNIOR, A.M. (Ed.) Arroz irrigado no Sul do Brasil. Brasília: EMBRAPA Informação Tecnológica, 2004. p. 23-44. BERNARDO, S.; SOARES, A.A.; MANTOVANI, E.C. Manual de irrigação. 7. ed. Viçosa: Editora UFV, 2005. 488 p. BRASIL. Ministério da Agricultura. Departamento Nacional de Pesquisa Agropecuária. Divisão de Pesquisa Pedológica. Levantamento de reconheci-

190

mento dos solos do Estado do Rio Grande do Sul. Recife, 1973. 431 p. (Boletim técnico, 30).

COSTA, A.D.M. Quantificação de atributos físicos de solos de várzea, relacionados com a disponibilidade de água, o espaço aéreo e a consistência do solo. Pelotas: UFPEL-FAEM, 1993. 134p. (Dissertação de mestrado em Agronomia). DOORENBOS, J.; PRUITT, W.O. Las necesidades de agua de los cultivos. FAO irrigation and drainage. Roma: FAO, 1977. Irrigation and drainage paper 24. EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília: EMBRAPA, 1999. EMBRAPA. Cultivo do arroz irrigado no Brasil. EMBRAPA Clima Temperado, 2003. Disponível em: Acesso em: 09 maio 2005. FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations. Faostat: agricultural data. Disponível em: Última atualização em: 20 dez. 2004. Acesso em: 28 maio 2005. GOMES, A. do S.; PAULETTO, E.A. (Ed.) Manejo do solo e da água em áreas de várzea. Pelotas: EMBRAPA Clima Temperado, 1999. 201p. GOMES, A. do S.; PAULETTO, E.A; FRANZ, A.F.H. Uso e manejo da água em arroz irrigado. In: GOMES, A. da S.; MAGALHÃES JUNIOR, A. M. (Ed.) Arroz irrigado no Sul do Brasil. Brasília:

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

EMBRAPA Informação 2004a. p.417-455.

Tecnológica,

GOMES, A. do S.; PAULETTO, E.A; VERNETTI JÚNIOR, F. de J.; SOUSA, R. O. de. Plantio direto e cultivo mínimo em arroz irrigado. In: GOMES, A. da S.; MAGALHÃES JUNIOR, A.M. (Ed.) Arroz irrigado no Sul do Brasil. Brasília: EMBRAPA Informação Tecnológica, 2004b. p.349-386. IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Censo Agropecuário 1996. Disponível em: . Acesso em: 20 set. 2005. INMET – Instituto Nacional de Metereologia. Normais Climatológicas (1961-1990). Brasília: Brasil, 1992, 84p. IRGA - Instituto Riograndense do Arroz. Cultivares. Disponível em: Acesso em: 09 mai 2005a. IRGA - Instituto Riograndense do Arroz. Sistemas de cultivo. Disponível em: Acesso em: 09 mai 2005b. KONIG, O. Rendimento do milho sob três níveis estáticos de drenagem e irrigação sub-superficial em plano-sol (RS). Santa Maria: Departamento de Engenharia Rural, Universidade Federal de Santa Maria, 1983. 85p.) –. (Dissertação de mestrado em Engenharia Agrícola) MACHADO, R.L.; TURATTI, A.L.; MACHADO, A.L.; ALONÇO, A.S.; REIS, A. Estudo de parâmetros físicos em solo de várzea, antes e após escarificação. Revista Brasileira de Agrociência, v.2, n.3, p.175-178, 1996. MARCHEZAN, E.; LOPES, S.I.G.;

CAMARGO, SANTOS,

E.R.; F.M.;

MICHELON, S. Desempenho de genótipos de arroz irrigado cultivados no sistema pré-germinado com inundação contínua. Ciência Rural, Santa Maria, v.34, n.5, p.1349-1354, 2004. MAROUELLI, W.A.; SILVA, W.L.C. Seleção de sistemas de irrigação para hortaliças. Brasília: EMBRAPA, 1998. 15p. ONS – Operadora Nacional do Sistema Elétrico; FAHMADREER, Consórcio; PRUSKI, F. F.; outros autores. Estimativa das vazões para atividades de uso consuntivo da água nas principais bacias do sistema interligado nacional: metodologia e resultados consolidados. Brasília: Operadora Nacional do Sistema Elétrico - Consórcio FAHMA/DREER, 2003. v. 1. 209p. PETRINI, J.A.; FRANCO, D.F.; SOUZA, P.R. de; BACHA, R.E.; TRONCHONI, J.G. Sistema de cultivo de arroz pré-germinado e transplante de mudas. In: GOMES, A. da S.; MAGALHÃES JUNIOR, A.M. (Ed.) Arroz irrigado no Sul do Brasil. Brasília: EMBRAPA Informação Tecnológica, 2004. p.387-416. PINTO, L.F.S.; LAUS NETO, J.A.; PAULETTO, E.A. Solos de várzea do Sul do Brasil cultivados com arroz irrigado. In: GOMES, A. da S.; MAGALHÃES JUNIOR, A.M. (Ed.) Arroz irrigado no Sul do Brasil. Brasília: EMBRAPA Informação Tecnológica, 2004. p.75-95. RUCATTI, E.G., KAYSER, V.H. O balanço final da safra 2003/2004: IRGA apresenta o ranking de produção do RS. Lavoura Arrozeira, Porto Alegre, v.52, n.436, p.5457, 2004. SOSBAI – Sociedade Sul-Brasileira de Arroz Irrigado. Arroz irrigado: recomendações técnicas da pesquisa para o Sul do Brasil. Itajaí, SC: SOSBAI, 2003.

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005

191

TOESCHER, C.F.; RIGHES, A.A.; CARLESSO, R. Volume de água aplicada e produtividade do arroz sob diferentes métodos de irrigação. Rev. Fac. Zootec. Vet. Agro., Uruguaiana, v.4, n.1, p.75-79, 1997. TRONCHONI, J.G. Pré-germinação e semeadura. In: ENCONTRO ESTADUAL DO SISTEMA PRÉ-GERMINADO EM ARROZ IRRIGADO, 1., Pelotas, 1995. Resumos... Pelotas: EMBRAPA-CPACT, 1995. p.41-45.

192

VASCONCELLOS, E.B. Levantamento dos atributos físicos e hídricos de três solos de várzea do Rio Grande do Sul. Pelotas: UFPEL-FAEM, 1995. 120p. (Dissertação de mestrado em Agronomia). WEBER, L.; MARCHEZAN, E.; CARLESSO, R.; MARZARI, V. Cultivares de arroz irrigado e nutrientes na água de drenagem em diferentes sistemas de cultivos. Ciência Rural, Santa Maria, v.33, n.1, p.27-33, 2003.

Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.13, n.3, 178-192, Jul./Set., 2005