III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA 04 a 07 de maio 2009 Passo Fundo - RS Agricultura irrigada: otimização da eficiência de irrigação e do uso da água Eugênio Ferreira Coelho – Embrapa CNPMF Mauricio Antonio Coelho Filho – Embrapa CNPMF Alisson Jadavi P da Silva – INGAC Epamig, EAAJT, UFV, UFRB CNPq / CT-Hidro - Processo 502989/2003-3 CNPq - Edital Universal - Processo 470689/2007-2 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA • Uso de água no Brasil – Vazões de consumo III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Introdução • Situação da irrigação – Últimos 30 anos no mundo: Área irrigada de 200 milhões para 270 milhões de ha (FAO, 2007) – No Brasil, de 1975 a 2004: aumento de 2,4 milhões de ha irrigados (Cristofidis, 2008) – No Brasil até 2006: área irrigada de 3,7 milhões de ha (6% área plantada) (CEbds & ANA, 2006) – No Brasil até 2006: Irrigação responde por • 16% volume total de produção • 35% do valor econômico total da produção (CEbds & ANA, 2006) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Introdução • Situação dos recursos hídricos (CEbds & ANA, 2006) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Introdução • Crescimento da irrigação No mundo até 2025: área irrigada de 330 milhões de ha, aumento de 22% (Shiklomanov, 2000) No mundo até 2025:Aumento de 29% das áreas irrigadas (IWMI, 2000) Tendências populacionais 1950 - 2030 9000 8000 População (milhões) 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 (CEbds & ANA, 2006) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA • Eficiência de irrigação • Eficiência de uso de água Tabela 1. Eficiência de irrigação média para diferentes regiões do Brasil. Água derivada dos mananciais (m3/ha/ano) Água consumida pelos cultivos (m3/ha/ano) Eficiência de Irrigação (%) Norte 9.657 5.323 55,1 Nordeste 16.380 10.780 65,8 Sudeste 10.659 6.985 65,5 Sul 11.457 7.128 62,2 Centro-Oeste 7.941 2.442 30,8 Brasil 56.094 32.658 58,22 Região Fonte: Christofidis (1999) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Eficiência de irrigação Método de Irrigação Eficiência de Irrigação (%) Uso de Energia (kWh/m3) Superfície 40 a 75 0,03 a 0,3 Aspersão 60 a 85 0,2 a 0,6 Localizada 80 a 95 0,1 a 0,4 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Eficiência de uso de água P P EUA = ∴ EUA = U R + D + Ep + Es + Tw + Tc P – produção comercial, matéria seca R – Volume de água perdida por escoamento superficial; D – Perda por percolação; Ep – Perda por evaporação da fonte a parcela (condução); Es – Perda por evaporação na parcela; Tw – Volume transpirado pelo mato; Tc – Volume transpirado pela cultura. III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Eficiência de uso de água Seralgedin (1997) citado por Cristofidis (2001) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Eficiência de uso de água 3 Cultura kg produção 3 /m de água m de água/kg produção Feijão Arroz Banana Melão Batata Tomate 0,39 0,46 1,16 2,31 3,82 16,76 2,56 2,17 0,86 0,43 0,26 0,06 Soja Milho Trigo 0,57 1,72 0,96 1,75 0,58 1,04 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA OTIMIZAÇÃO DA EFICIENCIA DE IRRIGAÇÃO E DE USO DE ÁGUA Maximizar fatores que aumentam Minimizar fatores que reduzem P III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA OTIMIZAÇÃO DA EFICIENCIA DE IRRIGAÇÃO E DE USO DE ÁGUA Benefícios econômicos/produtividade Produtividade/Transpiração transpiração/Uso pela cultura Uso pela cultura/Armazenamento Armazenamento/irrigação III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Maximizar eficiência de uso de água pelas plantas OTIMIZAÇÃO DA EFICIENCIA DE IRRIGAÇÃO E DE USO DE ÁGUA Otimizar sistemas de irrigação Otimizar o manejo da irrigação Fatores ambientais III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA OTIMIZAÇÃO DA EFICIENCIA DE IRRIGAÇÃO E DE USO DE ÁGUA Maximizar Eficiência de uso de água pelas plantas Elevar a resistência a déficits hídricos Raiz/parte aérea Eficiência fotossintética Acumulo de matéria seca fotossintese /transpiração Ajustamento osmótico Regulação estomática Seleção de genótipos de maior eficiência de uso de água III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Maximizar Eficiência de uso de água pelas plantas Seleção de genótipos de maior eficiência de uso de água Resistência a déficits hídricos BRS Tropical - Tetraploide (AAAB) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Maximizar Eficiência de uso de água pelas plantas BRS Tropical - Tetraploide (AAAB) Seleção de genótipos de maior eficiência de uso de água Resistência a déficits hídricos T1 – Irrig total (IT) T2 – 80% IT T3 – 60% IT T4 – 35% IT T5 – 12% IT III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação http://www.ana.gov.br/GestaoRecHidricos/Outorga/docs/InstrucoesPreenchimentoPlanilha.doc III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação • Sistemas de irrigação no Brasil III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Superfície Arroz - Rio Grande do Sul Cultivo pré-germinado Mudança de sistema de irrigação Fonte: A.Felix Domingues (2008) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar Otimizarsistemas sistemasde deirrigação irrigação- Superfície Zona radicular percolação Irrigação por sulcos convencional percolação Irrigação por sulcos surge flow Aumento da eficiência para valores até 80% III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Aspersão 60 - 70% Pivô 75 - 90% 70 - 85% 75 - 90% Linear 65 - 80% III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Maximizar o uso racional de água Otimizar sistemas de irrigação - Aspersão Linear Pivô central 80 - 85% MESA 85 - 90% LESA 85 - 95% LEPA III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Aspersão LEPA Super spray Emissor LDN Quad Spray Quad Spray III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Microirrigação 85 - 95% Gotejamento Microaspersão Gotejamento enterrado 85 - 90% III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Microirrigação Gotejamento Gotejamento enterrado Perdas por evaporação na superfície do solo: Gotejamento superficial de baixa freqüência - 15 a 33% ETo Gotejamento superficial de alta freqüência - 8 a 20% ETo Gotejamento enterrado de alta freqüência - 4 a 8% ETo Phene et al., 1993 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Microirrigação T1 – um microaspersor por planta, localizado entre plantas ao longo da fileira, com vazão de 35 L h-1; 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; 20000 Produtividade (kg ha -1) 1750 0 150 0 0 12 50 0 10 0 0 0 750 0 50 0 0 2 50 0 0 T1 T2 Tratam ento T3 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Automação Suzuki & Hernandez, 2009 - Irrigaterra Reduz mão de obra Sem necessidade de acompanhamento Precisão nos tempos e turnos de irrigação Reduz custo de bombeamento Suzuki & Hernandez, 2009 - Irrigaterra III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar sistemas de irrigação - Automação Linear Pivô central Automação Sensor de chuva Sensor de vento III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação Controle da água em projetos de irrigação Projetos particulares Distritos de irrigação, Associações etc... Capacitação do irrigante III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação Escolha do método de manejo da irrigação 1.Uso de sensores de água do solo III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Maximizar o uso racional de água Otimizar o Manejo de irrigação Escolha do método de manejo da irrigação 1.Uso de sensores de água do solo Posicionamento dos sensores ≥80% raízes ≥ 80% extração de água III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação Escolha do método de manejo da irrigação 2.Uso da evapotranspiração de referencia III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação Escolha do método de manejo da irrigação 3.Uso do balanço de água na zona radicular ET Pe I ZR DR III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação 4.Uso da transpiração É o principal elemento a ser determinado para o manejo de água em sistemas de irrigação localizada Representa o consumo mínimo de água para manter a planta em bom estado hídrico Fatores que afetam Fatores meteorológicos, fatores fisiológicos da planta e fatores do solo Mais indicado para sistemas de irrigação por gotejamento III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação Estimativa da Transpiração Transpiração foliar Transpiração da planta FLUXO DE SEIVA III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação • Uso da transpiração Estimativa da Transpiração - Mangueira Floração – 0,5 a 1,0 L/m2 folha III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação • Uso da transpiração Estimativa da Transpiração - limoeiro Frutificação – 0,42 a 1,30 L m-2 de folha/dia ETo mm/dia 5,82 6,17 Rn MJ/m2/dia 24, 42 24,81 Transpiração L/dia 173,8 177,2 Otimizar o Manejo de irrigação III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA • Uso da transpiração Estimativa da Transpiração 2.5 AF 1,10 Transpiração (litros.dia -1) AF = 1,1 m2 AF 0,86 2 AF = 0,86 m 2 AF 0,62 AF = 0,62 m 2 AF = 0,55 m 2 AF = 0,53 m 2 1.5 AF = 0,49 m 1 2 AF 0,55 AF 0,53 AF = 0,45 m 2 AF 0,49 AF = 0,38 m 2 AF 0,45 AF = 0,20m 2 AF 0,38 AF = 0,17 m 2 0.5 AF 0,20 AF 0.17 0 0 2 4 ETo-PM (mm dia-1) 6 8 T = k * ETo * AF III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação • Uso da transpiração Estimativa da Transpiração - limoeiro Pomar jovem •T = 0,37 * ETo * AF •T = 0,28 * ECA * AF Pomar Adulto •T = 0,25 * ETo * AF •T = 0,21 * ECA * AF Coelho Filho et al., 2002 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação • Uso da transpiração Estimativa da Transpiração - Mamoeiro Tr = 0,56 x Eto x AF (Coelho Filho et al., 2003) Tr em Litros. m-2 de folha. dia-1 ETo em mm.dia-1 Estimativa da Transpiração - Mangueira Tr = 0,44 x Eto x AF Tr em Litros. m-2 de folha. dia-1 ETo em mm.dia-1 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit 1.Regulação do déficit de irrigação (RDI) • Redução dos níveis de água em determinadas fases de crescimento de uma cultura • Aplicação – principalmente em culturas de baixa sensibilidade a déficit de água, mas pode ser usado em fruteiras, hortaliças e grãos III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit • Regulação do déficit de irrigação Volume do fruto (cm3) 500 FASE I 400 medido FASE II Fase I - Floração 300 estimado Fase II – Cresc. inicial 200 FASE III Fase III – Final cresc. 100 0 50 60 70 80 90 100 Dias após a terceira indução L1 L2 L3 L4 L5 Estimado 110 120 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit Regulação do déficit de irrigação na cultura da lima ácida ‘Tahiti’. Local – Projeto Jaíba, Mocambinho, MG Fase I 45% Redução de 30% 15% Irrigação total Fase II Fase III III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit •Regulação do déficit de irrigação na cultura da lima ácida ‘Tahiti’Irrigada por microaspersão Produtividade (t.ha -1) 25 20 15 10 5 0 Fase I Fase II Fase III T0 TR50 Fases do déficit Número de frutos 1200 1000 800 600 400 200 0 Fase I Fase II Fase III Fese do déficit T0 TR50 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit •Regulação do déficit de irrigação na cultura da lima ácida ‘Tahiti’Irrigada por microaspersão. 25.00 15 20.00 10 15.00 10.00 5 30.00 20 25.00 15 20.00 10 15.00 10.00 5 5.00 5.00 0 0 0.00 50 30 40 30 20 10 0 45 30 Redução de água (%) 15 Produtividade (t/ha) 50 Redução na produtividade (%) 60 8 6 4 2 0 2 2007 Redução na irrigação (%) 18 16 14 12 10 0.00 1 15 Redução na produtividade(%) 30.00 2006 35.00 3 Fase de cresc. frutos 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 60 50 40 30 20 10 0 1 2 Fase fenologica 3 Redução na produtividade (%) 20 Produtividade (t/ha) Produtividade (t/ha) 35.00 25 Produtividade (t/ha) 40.00 Redução na produtividade(%) 25 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit •Regulação do déficit de irrigação para cultura da manga da floração a maturação dos frutos sob microaspersão– Ano 2006 •Locais –Itaberaba e Projeto Ceraíma, Guanambi, Bahia Fase I 50% Redução de 30% 15% Irrigação Fase II total Fase III Manejo de irrigação com déficit 14.2 14 13.8 13.6 13.4 13.2 16.00 13 12.8 12.6 12.4 12.2 6.00 14.00 12.00 10.00 8.00 4.00 Redução na produtividade(%) Produtividade (t/ha) •Regulação do déficit de irrigação para cultura da manga da floração a maturação dos frutos sob microaspersão 2.00 0.00 50 30 15 14.2 14 13.8 13.6 13.4 13.2 13 12.8 12.6 12.4 12.2 12 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 1 2 Fase de cresc. frutos 3 Redução na produtividade(%) Produtividade (t/ha) Redução na irrigação (%) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit Regulação do déficit de irrigação - conclusões • A fase fenologica de maior sensibilidade a redução da irrigação das fruteiras avaliadas é a de floração; • A redução de 15 e 30% da lâmina de irrigação não diferiram estatisticamente entre si nas fases 2 e 3; • A redução de 15% na lâmina nas fases 2 e 3 ocasionaram perdas de até 15% na produtividade; III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit 2.Molhamento Parcial do sistema radicular • Alternância de molhamento do sistema radicular •Redução na transpiração devido ao sinal do acido abscísico às folhas III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit Molhamento Parcial do sistema radicular Vantagens • Manutenção do potencial hídrico das folhas • Reduz o consumo de água pelas plantas • Aumenta e eficiência de uso de água III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit Molhamento Parcial do sistema radicular Aplicação • Culturas com menor sensibilidade ao déficit hídrico - fruteiras e culturas extensivas • Já existem avaliações do método para videira, citros, algodão, tomate, feijão. Sistema de irrigação • Gotejamento, microaspersão, pivô com sistema LEPA (low energy precision application) III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit Molhamento Parcial do sistema radicular Avaliação com mangueira cv. Kent – Iaçu,BA 18 Produtividade (t/ha) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50% 50% - 7 dias 50% - 14 dias 50% - 21 dias Redução da água apliada (%) - dias de alternância 100 90 Produtividade (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50% 50% - 7 dias 50% - 14 dias 50% - 21 dias Redução da água apliada (% ) - dias de alternância III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit Molhamento Parcial do sistema radicular Avaliação com limoeiro cv. Taihi - Jaíba, MG Fase fenologica T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 FI - Floração 25%-7 25%-15 50%-7 50%-15 25%-7 25%-15 25%-7 25%-15 FII- Cres. fruto 25%-7 25%-15 50%-7 50%-15 25%-7 25%-15 50%-7 50%-15 FIII-Final fruto 25%-7 25%-15 50%-7 50%-15 50%-7 50%-15 50%-7 50%-15 cresc. III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Manejo de irrigação com déficit Molhamento Parcial do sistema radicular Avaliação com limoeiro cv. Taihi - Jaíba, MG Tensão de água do solo (kPa) 80 70 T4 Direita T4 Esquerda 60 50 40 30 20 10 0 214 226 237 248 260 274 Dia Juliano 286 297 309 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação Avaliação e controle da aplicação de água Transformar lâmina em tempo de irrigação Unformidade de distribuição de água Eficiência de aplicação III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Otimizar o Manejo de irrigação Avaliação e controle da aplicação de água Unformidade de distribuição de água Intensidade média de aplicão Drenagem Profunda (DP): Exemplo T1 Eficiência de aplicação 0 0 -0.1 -0.1 -0.2 -0.3 Profundidade (m) Profundidade (m) -0.2 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 -0.8 -0.9 -0.9 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Distância da Planta (m) 0.9 1 1.1 dpr1 dpr2 dpr3 dpr4 dpr5 dpr6 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Distancia da planta (m) 0.9 1 1.1 III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Maximizar o uso racional de água Microaspersão Eficiência de aplicação Ea = 89,54% 12 12 10 10 Lâmina de água (mm) Lâmina de água (mm) Ea = 79,72% 8 6 4 2 8 6 4 2 Lâmina infiltrada 0 0 Lâmina extraída 0.2 0.4 0.6 Lâmina percolada 0.8 Lâmina extraída 0 Lâmina extraída 0.2 1 Distância da planta (m) Lâmina percolada Lâmina Infiltrada 0 0.4 0.6 Lâmina percolada 0.8 1 Distância da planta (m) Lâmina infiltrada um microaspersor de 60 L h-1 para quatro plantas Lâmina percolada Lâmina extraída Lâmina Infiltrada um microaspersor de 60 L h-1 para duas plantas III SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE O USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA OBRIGADO