Otimizar sistemas de irrigação

III CONGRESSO LATINO-AMERICANO E DO
CARIBE DE BANANASE PLÁTANOS
Irrigação e ecofisiologia em Musáceas: aspectos práticos de
manejo para o uso eficiente da água
Sérgio Donato, Eugênio Ferreira Coelho,
Alessandro de Magalhães Arantes e Marcelo Rocha dos Santos
CORUPÁ, SC, 18 DE AGOSTO DE 2015
COMO FICARÁ A BANANICULTURA NAS ZONAS DE
RESPOSTAS MAIS SIGNIFICATIVAS ÀS MUDANÇAS
CLIMÁTICAS? “CLIMATIC CHANGE HOT SPOTS”
Water limitation is a major problem for global agriculture
>T;<UR;>DPV;→>Et<Disp.H2O;
TENDÊNCIA = ARIDIZAÇÃO
Sistema Cantareira, 3%, 24/10/2014. Sabesp, Agência Brasil.
GRANDE ÁREA FOLIAR
ELEVADA EXIGÊNCIA HÍDRICA
ABSORÇÃO DE H2O RAÍZES NÃO COMPENSA Et FOLHAS
Foto: Patrick (ATER - Fahma, Estreito, 2012).
ONDE E COMO ATUAR?
Uso eficiente da água
EUA = A/E
EUA = P/L
L= ETpc/EA
WE SEEK BANANA PLANTS THAT?
• FLOWER EARLY
• SHORT (NOT DWARF)
• HAVE MODERATE BUNCHES (Turner, Fortescue e Daniells, 2014)
• ABIOTIC STRESS TOLERANCE
INTERAÇÃO GENÓTIPO X AMBIENTE X MANEJO
HOMEM
DIAGNÓSTICO:
Preciso, sistêmico
com especificidade
de local.
Requer:
Planejamento;
Raciocínio lógico;
Conhecimento.
(Fontes, 2011)
Ilustração Pedro Ricardo Rocha Marques
REPRESENTAÇÃO DAS RELAÇÕES ENTRE VARIÁVEIS GEOPOLÍTICAS GLOBAIS,
REGIONAIS E LOCAIS QUE INFLUENCIAM NO NEGÓCIO AGRÍCOLA - BANANA
HOMEM
Fotos: Jornal de Corupá; Asbanco (2013)
Preço (R$/kg) pago ao produtor pela banana
Nanica de primeira, entre 01 de janeiro de
2012 e 02 de agosto de 2015, no Norte de
Santa Catarina e no Vale do Ribeira, SP.
Norte de S. Catarina
Preço médio período (R$/kg)
Menor preço (R$/kg)
Maior preço (R$/kg)
Preço médio geral período (R$/kg)
Preço (R$/kg) pago ao produtor pela banana
Prata-Anã de primeira, entre 01 de janeiro de
2012 e 02 de agosto de 2015, no Norte de
Minas Gerais e Bom Jesus da Lapa, BA.
Fonte: Preços coletados pela ABANORTE / Bananas da
Bahia / Frutas Oeste
ABAVAR / ASBANCO/ Frutacor. Relatório Semanal.
0,45
0,13
1,04
0,59
Vale do Ribeira Época
0,73
0,33 nov/dez/jan/2013
1,43 mar/abr/2014
• Eficiência de irrigação e de uso de água
Fonte: Coelho et al. (2015).
Perdas de condução
Canais, asséquias, tubulações,
entupimentos
Evapotranspiração
Minimizar
perdas
Evaporação
Escoamento
Fonte
Percolação
Evaporação
Arraste pelo
vento
Fotos: Alessandro Arantes,
Eugênio Coelho, Rodrigo
Farhat, Sérgio Donato.
OTIMIZAÇÃO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO - GOTEJAMENTO
UMA OU DUAS LATERAIS
Fotos: Alessandro Arantes
Otimizar sistemas de microaspersão – maximizar o uso racional
Ea = 89,54,72%
Ea = 79,72%
Lâmina de água (mm)
12
Lâmina de água (mm)
Eficiência de aplicação
12
10
8
6
4
2
Lâmina infiltrada
0
0
Lâmina extraída
0.2
0.4
0.6
Lâmina percolada
0.8
6
4
2
Lâmina Infiltrada
0
0
Lâmina extraída
0.2
0.4
0.6
Lâmina percolada
0.8
1
Distância da planta (m)
Lâmina extraída
um microaspersor de 60 L
8
1
Distância da planta (m)
Lâmina percolada
10
h-1
Lâmina infiltrada
para 4 plantas
Lâmina percolada
Lâmina extraída
um microaspersor de 60 L
h-1
Lâmina Infiltrada
para 2 plantas
MUDANÇAS DE CONFIGURAÇÃO – MELHORIA DA UNIFORMIDADE DE DISTRIBUIÇÃO
 T2 – um microaspersor para duas
plantas, localizado ao longo da
fileira, com vazão de 70 L h-1;
T3 – um microaspersor por planta,
localizado a 0,3 m da planta, com vazão
de 35 L h-1; Silva, Coelho e Miranda (2013)
20000
1750 0
Produtividade (kg ha -1)
 T1 – um microaspersor por planta,
localizado entre plantas ao longo da
fileira, com vazão de 35 L h-1;
150 0 0
12 50 0
10 0 0 0
750 0
50 0 0
2 50 0
0
T1
T2
Tratam ento
T3
Otimizar sistemas de microaspersão ou miniaspersão
 Um microaspersor de 120 L h-1 para 4 plantas
com sobreposição total
•
Escolher microaspersores com maiores vazões e diâmetro molhado, dimensionar para
sobreposição total; uniformidade de distribuição; intensidade média de aplicação; não
considera o conceito de Kl; maior custo, maior Ea.
Fotos: Sérgio Donato e Alessandro Arantes
Otimizar sistemas de irrigação
Aspersão convencional
Foto: Eugênio Ferreira Coelho
45%-55%
70-85%
•
•
•
•
•
Sistema fixo subcopa; aspersor bocal único, q ≤ 800 l h-1; alta
rotação > 1 rpm; ângulo ≤ 22º;
Localização do primeiro emissor = ¼ distância entre emissores
Vvento = 2,0 m s-1; 60%DM emissor;
Vvento = 2,0-3,5 m s-1; 50%DM emissor;
Vvento >3,5 m s-1; 30%DM emissor;
Fotos: Alessandro Arantes
Otimizar sistemas de irrigação – Aspersão por pivô
MUDANÇAS NO POSICIONAMENTO E TIPO DO EMISSOR
Pivô Central
65 - 80%
80 - 85%
MESA
85 - 90%
LESA
85 - 95%
LEPA
Pivô Linear
Fonte: Coelho et al. (2015).
Sensores de chuva e vento
Otimizar sistemas de irrigação - Automação
Suzuki & Hernandez, 2009 - Irrigaterra
Reduz mão de obra
Reduz erros por falta de disciplina
Precisão nos tempos e turnos de irrigação
Reduz custo de bombeamento
Suzuki & Hernandez, 2009 - Irrigaterra
OTIMIZAÇÃO DO MANEJO DE IRRIGAÇÃO
Manejo da Irrigação Baseado no clima
Uso da Evapotranspiração de referência e coeficientes de cultivo
Tanque Classe A
Estação meteorológica automática
Fotos: Marcelo R. dos Santos
Etpc = Eto x Kc
1,5
Kc
1,3
Kl
30
LA = k*ETo*AF
25
AF
1,1
20
0,9
15
0,7
10
0,5
0,3
1º Ciclo
2º Ciclo
3º Ciclo
5
4º Ciclo
0,1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
1200
1100
Dias após o plantio - DAP
AF = 0,5789 x C x L x NF
LA, lâmina aplicada = volume aplicado (L planta-1), K, constante;
AF, área foliar total (m²);
Kl = coeficiente de localização; maior valor entre a percentagem de
área molhada e área sombreada;
Ti, tempo de irrigação por dia (h); n, número de emissores por planta;
q, vazão do emissor em (l h-1); Ea, eficiência de aplicação.
LA = 0,5*ETo*AF
‘Prata-Anã’
AF = 1,1 m2
-1
Transpiração (litros.dia )
Ti = LA / (n x q x Ea)
LA = V (volume)
Estimativa da Transpiração
2.5
Fonte: Santos et al. (2015) – dados não publicados
Área foliar (m2)
Coeficiente (Kc e Kl)
Área foliar mensurada em bananeiras ‘Prata-Anã’, com manejo de irrigação
baseado no coeficiente empírico de transpiração foliar (K) e coeficiente da
cultura (Kc), durante quatro ciclos produtivos. Guanambi, BA, 2012-2015.
2
AF = 0,86 m
2
AF = 0,62 m 2
AF = 0,55 m 2
2
AF = 0,53 m
1.5
AF = 0,49 m 2
AF = 0,45 m 2
1
AF = 0,38 m
AF = 0,20m
0.5
2
2
AF = 0,17 m
2
0
0
2
4
ETo-PM (mm dia-1)
6
Fonte: Oliveira et al. (2013); Coelho et al. (2015).
8
Manejo da Irrigação Baseado no solo
Manutenção da umidade entre
70% e 100% da água disponível
(Cc-Pm)xfr; fr = 0,30
Fonte: Coelho et al. (2015).
Fotos: Marcelo R. dos Santos
Balanço de água na zona radicular
Fonte: Santos (2012; 2013)
Determinação da tensão de água no solo – correspondência entre tensão e umidade
POSICIONAMENTO DE SENSORES - Z VARIA COM A FENOLOGIA 0,15-0,55 m
a) Microaspersão
a) Asp. convencional
DCR no perfil do solo, no
segundo ciclo da bananeira
‘Prata-Anã’, em LATOSSOLO
Vermelho-Amarelo
distrófico,
Guanambi, BA.
Zonas c > DCR até 0,40 m DV
> extração de água em todos SI
PE ≥80% raízes
≥ 80% extração de água
Fonte: Coelho et al. (2015)
Fonte: Sant’ana et al. (2012)
a) Gotejamento
Eficiência de aplicação
Diminuir percolação
Manejo da Irrigação Baseado no solo
Determinação e monitoramento do teor de umidade do solo por meio de TDR e calibração
dos sensores de TDR = Reflectometria de Domínio no Tempo
0.40
0.38
Teor de água (m3 m-3)
Teor de água no solo (cm3 cm-3)
Fotos: Marcelo R. dos Santos
0.36
0.34
0.32
0.30
0.28
0.26
0.24
0.22
0.20
0,65
0,60
0,55
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
  0,0119 Ka  0,0595
R 2  0,98
  0,0000437Ka3  0,0001829Ka2  0,03652 Ka  0,17065
R 2  0,98
8
0
20
40
60
80
100
Tempo decorrido (h)
120
140
160
12
180
Fonte: Santos (2012; 2013)
16
20
24
28
32
36
Ka (adimensional)
Neossolo Quartzarênico
Latossolo Vermelho
40
44
48
DESENVOLVIMENTO DE CULTIVARES COM ACEITAÇÃO COMERCIAL E COM MAIOR
EFICIÊNCIA DE USO DA ÁGUA????
Campo – experimentação
> relevância fisiológica
TRIAGENS PARA GENOMA QUE EXPRESSE MAIOR SÍNTESE DE
HSPs, ABA, AQUAPORINA, PROLINA; AJUSTE OSMÓTICO;
INDICADORES DE TOLERÂNCIA À ESTRESSES ABIÓTICOS.
In vitro – ciência básica, > precisão experimental
Fonte: Lucena (2013)
ISS de bananeiras ‘Prata-Anã’, ‘BRS Platina’, ‘BRS Tropical’ e
‘FHIA-23’ no primeiro ciclo de produção, com manejo de
irrigação baseado no coeficiente empírico de transpiração foliar
(K) e coeficiente da cultura (Kc). Guanambi, BA, 2012-2013.
DÉFICIT HÍDRICO
Genótipos x tolerância ao decréscimo da
umidade do solo
(mecanismos morfológicos, fisiológicos,
bioquímicos e moleculares)
Genoma B
SÍNTESE DE HSPs, ABA, AQUAPORINA, PROLINA
Células mesofilo
Vapor
H2O
Déficit hídrico
< REF
< produção
Campo – experimentação
> relevância fisiológica
Fotos: Maria Geralda Vilela Rodrigues
DÉFICIT HÍDRICO: ‘Grande Naine’ submetida à diferentes lâminas de irrigação,
% da ETo, Nova Porteirinha, MG, 2011
GENÓTIPOS X EUA
Genoma B
Ordem de tolerância ao decréscimo da umidade do solo
‘Grande Naine’ (AAA)
‘FHIA-18’ (AAAB)
‘BRS Platina’ (AAAB)
‘Prata-Anã’ (AAB)
‘Princesa’ (AAAB)
Ordem de produtividade potencial
Fotos: Maria Geralda V. Rodrigues; Sérgio Donato
Fonte: Cruz (2012); Coelho et al. (2012).
L = 100% ETo;
EUA = 83,10 kg mm-1;
EUA = 59,32 kg mm-1;
EUA = 54,42 kg mm-1;
EUA = 45,94 kg mm-1;
EUA + adequada > 50,4
kg mm-1; L = 75% ETc;
Produtividades (a) e EUA (b) de ‘Grande Naine’, ‘FHIA-18’, ‘BRS Platina’, ‘Prata-Anã’
e ‘BRS Princesa’ sob diferentes lâminas de irrigação (25 - 125%ETc). Nova
Porteirinha, MG, 2010-2011. Fonte: Cruz (2012)
GENÓTIPOS X ESTRATÉGIAS DE MANEJO DE IRRIGAÇÃO X EUA
Regulated Deficit Irrigation – RDI
Regulação do déficit
de
irrigação
Redução dos níveis de água em
determinadas fases do ciclo ou
em todo o ciclo
‘Princesa’
(AAAB)
Partial Rootzone Drying – PRD
Molhamento parcial do sistema
radicular;
Irrigação lateralmente alternada
Redução
da
transpiração,
resposta ABA ao déficit hídrico
‘Tropical’
(AAAB)
‘Princesa’ (semiárido):
‘Tropical’ (subúmido):
PRD, ↓12% Produtividade;
↑ 76% EUA (Semiárido).
L = 50% ITN alternada 7, 14, 21 dias;
Produtividades ≈s (RDI)
Frações 0,9; 0,5; e 0,1UC;
UC = uso consuntivo
Fonte: Cruz (2012); Coelho et al. (2013).
Fotos: Alessandro Arantes
Coelho et al. (2006).
(A) Taxas de assimilação líquida de CO2 A e de transpiração E; e (B) Eficiência de
carboxilação A/Ci da cultivar Prata-Anã em função da lâmina de irrigação (%ETc) entre maio e
novembro de 2011. Nova Porteirinha, MG. Nota: mensurações realizadas às 14:00.
Temperatura constante
Correlação entre taxas de assimilação líquida de
CO2 A e de transpiração E nas cultivares PrataAnã, Grande Naine, BRS Princesa, BRS Platina e
FHIA-18 submetidas à lâminas de irrigação
variando de 25 à 125%ETc, entre maio e
novembro de 2011. Nova Porteirinha, MG
Nota: mensurações realizadas às 14:00.
Taxas de assimilação líquida de CO2, A, das cultivares de bananeira Maçã, BRS Tropical e
BRS Princesa, mensuradas às 8:00 (A) e 14:00 (B). Guanambi, BA, 2011.
8:00
>A meses com T amenas
DIFERENÇA ENTRE HORÁRIOS E ÉPOCAS DO ANO
<A meses com T elevadas
14:00
>T < A
Horário + quente < ∆A f(meses)
Correlação entre eficiência instantânea do uso da água A/E e temperatura foliar Tleaf ,
independente do sistema de irrigação (A); nos sistemas de irrigação por microaspersão
(B), aspersão convencional (C) e gotejamento (D) em ‘Prata-Anã’ no segundo ciclo de
produção, às 12 horas, Guanambi, BA, 2009-2010.
Fonte: Arantes (2014)
ALTERAÇÃO NA PERMEABILIDADE MEMBRANAS; DESNATURAÇÃO ENZIMÁTICA; FECHAMENTO ESTOMÁTICO
Fonte: Arantes (2014)
Correlação entre taxa de transpiração E e temperatura foliar Tleaf, independente
do sistema de irrigação (E); nos sistemas de irrigação por microaspersão (F),
aspersão convencional subcopa (G) e gotejamento (H) em ‘Prata-Anã’ no
segundo ciclo de produção, às 12 horas, Guanambi, BA, 2009-2010.
FECHAMENTO ESTOMÁTICO
TF causa EUA
para todas LI
 k2 
Q10   
 k1 
10
T2 T1
Q10
=
coeficiente
de
temperatura - descreve a
magnitude de uma mudança
em um processo associado com
uma mudança de temperatura
da ordem de 10 0C
EUA (µmol m-2 s-2 de CO2 / mmol m-2 s-2 de H2O)
EUA em função da temperatura foliar e da lâmina de irrigação (%ETc), para
‘Prata-Anã’ (A), ‘Grande Naine’ (B), ‘Princesa’ (C), ‘BRS Platina’ (D) e ‘Fhia-18’ (E)
entre maio e novembro de 2011, Nova Porteirinha, MG.
A
B
C
EUA = 23.76238 - 0.79423TF + 0.00630TF2 - 0.041L+0.001021TF L
(A)
EUA = 29.3241 - 1.1882 TF + 0.01263 TF2 + 0.006195 L - 0.00017 TF L (B)
EUA = 21.42992 - 0.75687TF + 0.00685 TF2 - 0.001015L+ 0.000027 TF L(C)
EUA = 29.85937 - 1.18625TF + 0.012098TF2 -0.006335L + 0.000226 TFL(D)
EUA = 26.30061 - 1.00867TF + 0.01009TF2 + 0.002018L – 0.000058 TFL(E)
D
E
MANEJO CULTURAL - Bananeiras ‘Prata-Anã’ e ‘BRS Platina’. Guanambi, BA, 2013.
Melhoria das propriedades químicas, Redução da evaporação e melhoria de troca de calor
físicas e biológicas do solo – retenção
de água e nutrientes
Redução da percolação
Fotos: Alessandro Arantes
Fotos: Eugênio Ferreira Coelho
Fonte: Coelho et al.
(2015).
Faria (2008)
Plantas ha-1
IAF e BF (balanço foliar) de plátano ‘Terra Maranhão’ em
função de DAT para diferentes densidades de plantio.
Guanambi, BA, 2014-2015.
meses com > Vvento (jun;jul)
< densidade de plantio →BF (-)
Plátanos com 1.111 pl ha-1 e 4.166 pl ha-1), 220 dias DAT.
AUMENTO DE DENSIDADE DE PLANTIO
Locais com muito vento < dilaceração do limbo e < tombamento de plantas
A redação / Agência Brasil
Fotos: Alessandro Arantes
PROTEÇÃO AO CULTIVO
Fotos: Victor Galán Saúco
CULTIVO PROTEGIDO E
USO DE
ANTITRANSPIRANTES
Fotos: Rubén Ortiz
SENÃO? “CLIMATIC CHANGE HOT SPOTS”
[email protected]