Apostila de Irrigação – Completa

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` CONCEITOS, HISTÓRICO E SITUAÇÃO ATUAL DA IRRIGAÇÃO 1. Conceitos IRRIGAÇÃO – É o aporte artificial de água (suplementar ou total) ao solo com objetivo de manter o equilíbrio das partes líquidas e gasosas do espaço poroso do mesmo de modo que as plantas disponham de água e arejamento adequados ao seu crescimento e desenvolvimento.

DRENAGEM – É o processo de remoção artificial do excesso de água dos solos, de modo que lhes dê condições de aeração, estruturação e resistência, a fim de torná-los viáveis à exploração agrícola.

2. Origem e Evolução A irrigação teve origem nas antigas civilizações há aproximadamente 4000 anos. Surgiu principalmente em regiões áridas, normalmente às margens de grandes rios como o Yang-tse-kiang e Huang Ho na China, o rio Nilo no Egito, os rios Tigre e Eufrates na Mesopotâmia Só há cerca de 1500 anos é que as populações da terra passaram a ocupar regiões úmidas, Mais recentemente, com crescimento demográfico excessivo, a humanidade é novamente compelida a usar os recursos da irrigação com complementação das chuvas e também para tornar produtivas zonas áridas e semi-áridas, diante da necessidade de grande aumento na produção de A origem da drenagem, juntamente com a irrigação, perde-se na remota antigüidade. Existem relatos de escritores romanos que citam sua prática no Oriente Médio. Existem relatos também da sua utilização por parte da antiga civilização egípcia, no vale do Nilo a cerca de 400 a. C.

A superfície irrigada no mundo é citada pela FAO (2000), como sendo da ordem de 275 milhões de hectares, representando 18% da área total mundial cultivada (1,51 bilhão de hectares), com a agricultura irrigada responsável por 42 % do total das colheitas agrícolas, conforme As áreas irrigadas e cultivadas no mundo e nos diversos continentes indicam que na Ásia ocorre o maior índice de área irrigada em relação à área cultivada. Nessa região aproximadamente 35% da área cultivada e irrigação, conforme Tabela 1 que mostra a situação das áreas irrigadas no mundo até 2000.

Continente ou País Área irrigada (AI) (1000 ha) Área cultivada (AC) (1000 ha) AI/AC (%) África 12.538 199.340 6,28 América do Norte e Central 31.395 268.265 11,70 América do Sul 10.326 116.186 8,88 Ásia 192.962 557.581 34,60 Europa 24.406 311.214 7,84 Oceania 2.539 57.856 4,38 Mundo 274.166 1.510.442 18,15 Para posicionar o estudante sobre a área irrigada no Brasil, apresenta-se a Tabela 2 que contém um resumo da distribuição da irrigação no País até 2003/2004, segundo Christofidis (2008).

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Tabela 2. Áreas irrigadas através dos diversos métodos de irrigação, por região e por estados no Brasil Regiões/Estados Áreas Irrigadas por método (ha) – ano 2003/2004 Superfície Aspersão Convencional Pivô Central Localizada Total Brasil 1.729.834 662.328 710.553 337.755 3.440.470 Sul 1.155.440 94.010 37.540 14.670 1.301.660 Paraná 21.240 42.210 2.260 6.530 72.240 Santa Catarina 118.200 21.800 280 3.140 143.420 Rio Grande do Sul 1.016.000 30.000 35.000 5.000 1.086.000 Sudeste 219.330 285.910 366.630 116.210 988.080 Minas Gerais 107.000 107.970 89.430 45.800 350.200 Espírito Santo 17.340 56.480 13.820 11.110 98.750 Rio de Janeiro 15.020 15.250 6.760 2.300 39.330 São Paulo 79.970 106.210 256.620 57.000 499.800 Centro-Oeste 63.700 35.060 193.880 25.570 318.210 Mato Grosso do Sul 41.560 3.980 37.900 6.530 89.970 Mato Grosso 4.200 2.910 4.120 7.300 18.530 Goiás 17.750 24.350 145.200 10.400 197.700 Distrito Federal 190 3.820 6.660 1.340 12.010 Nordeste 207.359 238.223 110.503 176.755 732.840 Maranhão 24.240 12.010 3.630 8.360 48.240 Piauí 10.360 7.360 880 8.180 26.780 Ceará 34.038 18.238 2.513 21.351 76.140 Rio Grande do Norte 220 2.850 1.160 13.990 18.220 Paraíba 30.016 8.420 1.980 8.184 48.600 Pernambuco 31.640 44.200 9.820 12.820 98.480 Alagoas 7.140 58.500 6.060 3.380 75.080 Sergipe 30.445 8.825 310 9.390 48.970 Bahia 39.260 77.820 84.150 91.100 292.330 Norte 84.005 9.125 2.000 4.550 99.680 Rondônia – 4.430 – 490 4.920 Acre 550 160 – 20 730 Amazonas 1.050 750 – 120 1.920 Roraima 8.350 420 150 290 9.210 Pará 6.555 165 – 760 7.480 Amapá 1.480 370 – 220 2.070 Tocantins 66.020 2.830 1.850 2.650 73.350 A relação entre a área irrigada, de 3.440.470 ha, e a área plantada, de 58.460.963 ha, ainda é baixa no País (aproximadamente 6%), mas a participação da produção das lavouras irrigadas já é expressiva. O estudo da ANA comenta, a respeito: “ainda que se verifique uma pequena porcentagem de área irrigada em nossas terras, em comparação com a área plantada, cultivos irrigados produziram, em 1998, 18% de nossa safra de alimentos e 35% do valor de produção. No Brasil, cada hectare irrigado equivale a três hectares de sequeiro em produtividade física e a seis em produtividade econômica” conforme Figura 1 a seguir. No mundo situação semelhante à descrita anteriormente é apresentada na Figura 2.

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Figura 1. Superfície e produção agrícola, de sequeiro e irrigado, colhido anualmente no Brasil, em percentual.

4. Função, Importância e Necessidades da irrigação Função A irrigação tem como função principal o fornecimento de água ao solo, para a planta, visando o seu crescimento e desenvolvimento. A drenagem tem por função principal a retirada do excesso de água fornecido ao solo, dando-lhe condições ao crescimento e desenvolvimento.

Importância – Aproveitamento de áreas consideradas marginais à agricultura – Melhoria das condições de vida da população que vive da agropecuária.

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RELAÇÃO SOLO-ÁGUA-PLANTA-ATMOSFERA 1) Classificação da Água no Solo A) Água Gravitacional – Corresponde à fração da água do solo que fica “livre” quando o solo está próximo da saturação. Isto é, retida sob potenciais de pressão próximos ao da água pura e Água que se move em resposta a um campo gravitacional e que é removida do solo por B) Água Capilar – Água retida no solo por tensão superficial. Água retida entre a capacidade de campo (A potencial de -1/10 e -1/3 de atm) e o potencial do ponto higroscópico (-30 C) Água Higroscópica – Água retida a potenciais entre -30 e -10.000 atmosferas, completamente indisponíveis às plantas. Está fixada tão firmemente por adsorção na superfície dos colóides, que não se move pela ação da gravidade ou capilaridade, mas somente na forma de vapor.

Capacidade de Campo (Cc) – Corresponde ao teor de água do solo no momento em que este deixa de perder água pela ação da gravidade. Água retida no solo a potencial de -1/3 de atmosfera (solo Ponto de Murcha (Pm) – Corresponde ao teor de umidade do solo em que, abaixo dele, a planta não consegue retirar água do solo na mesma intensidade em que transpira. Água retida no solo a potencial Água Disponível – Água retida no solo entre o potencial equivalente à capacidade de campo e o A Figura 3 esquematiza a água do solo, conforme a classificação anterior e obedecendo aos conceitos de capacidade de campo, ponto de murcha e água disponível para as culturas.

Saturação ARMAZENAMENTO TEMPORÁRIO Capacidade de Campo · ÁGUA TOTAL 50% de água DISPONÍVEL · prontamente · Ponto de murcha permanente ÁGUA NÃO DISPONÍVEL · Conteúdo de água = Zero Figura 3. Esquema mostrando a disponibilidade da água no solo.

2. Características Físico-Hídricas do Solo 2.1. Composição do Solo Constituído essencialmente por matéria mineral e orgânica (fração sólida), água (fração líquida) e ar (fração gasosa) o solo é, por este motivo, considerado um sistema trifásico. As proporções de cada constituinte variam, principalmente, de acordo com a natureza deste.

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A matéria orgânica do solo é constituída por restos de plantas e outros organismos, em estado mais ou menos avançado de decomposição, acumulando principalmente na superfície. A água e o ar do solo ocupam os espaços existentes entre as partículas terrosas e entre agregados de partículas. O ar ocupa os espaços não preenchidos pela água e a quantidade de água é variável devido à precipitação e irrigação, à textura, estrutura, relevo e teor em matéria orgânica, podendo estar O solo é o resultado de mudanças ocorridas nas rochas – denominadas intemperismo. Ações dos ventos, chuvas e organismos vivos (processos físicos, químicos e biológicos) são os responsáveis por este lento processo – calcula-se que cada centímetro do solo se forma em intervalo de tempo de 100 a 400 anos. As condições climáticas existentes são a principal influência das A análise do perfil do solo, ou seja: as parcelas horizontais que o constituem desde sua origem até a superfície – local da ação do intemperismo, é um referencial para entendermos a constituição e intemperismos que sofreu. Ao nos referirmos ao perfil do solo, devemos considerar 5 parcelas, denominadas horizontes Figura 4. Vale ressaltar que nem todo solo possui todos os horizontes bem definidos:

– Horizonte A: Constituído, basicamente, de rocha alterada e húmus, sendo a região onde se fixa a maior parte das raízes e vivem organismos decompositores e detritívoros. – Horizonte E (ou B): Camada mineral constituída de quantidade reduzida de matéria orgânica, acúmulo de compostos de ferro e minerais resistentes, como o quartzo. Pode ser atingido por raízes – Horizonte C: Camada mineral pouco ou parcialmente alterada, podendo ou não ter se formado o – Horizonte R: Rocha não alterada que deu origem ao solo.

a) Textura do Solo A textura do solo diz respeito à distribuição das partículas do solo, de acordo com o tamanho, envolvendo conotações quantitativas e qualitativas. É considerada argila partículas com diâmetro inferior a 0,005 mm; silte as com diâmetro entre 0,005 mm e 0,05 mm; areia fina as com

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diâmetro entre 0,05 mm e 0,42 mm; areia média, entre 0,42 mm e 2,00 mm; areia grossa, entre 2,00 mm e 4,80 mm e, finalmente, pedregulho, entre 4,80 e 76 mm de diâmetro. Quantitativamente – proporções relativas dos vários tamanhos de partículas num dado solo (areia, silte e argila) – a quantidade de cada uma destas frações conferem denominações Qualitativamente – a textura não é alterada apreciavelmente no espaço abrangido por uma geração, por exemplo, daí ser uma qualidade inerente ao solo, determinando inclusive seu valor econômico.

Classificação Textural Simplificada Arenosa – menos de 15 % de argila Média – de 15 a 35 % de argila Argilosa – de 35 a 60 % de argila Muito argilosa – mais de 60 % de argila b) Estrutura do Solo É a distribuição ou agrupamento total das partículas do solo, seguindo um arranjamento mútuo orientado. Sendo este arranjo complexo, não existe uma metodologia de determinação prática e direta da estrutura, daí serem usado conceitos qualitativos.

c) Densidade do Solo A densidade do solo ou massa específica do solo é obtida dividindo-se o peso de um determinado volume de solo natural (incluindo os espaços ocupados pelo ar e água), após sua Unidade – g/cm3 Varia com a estrutura e compactação do solo, sendo tanto maior quanto menos Boa estruturação implica em menor densidade e maior capacidade de retenção de água pelo mesmo.

d) Porosidade do Solo A porosidade é constituída pelos vazios do solo, sendo inversamente proporcional à Depende da textura, da estrutura, da compactação e do teor de matéria orgânica.

2.2. Amostragem de Solo para Irrigação Para a retirada da amostra inalterada, na falta de amostradores, pode-se utilizar um pedaço de cano de descarga de automóvel ou cano galvanizado de diâmetro parecido, com mais ou menos 10 cm de altura. Procede-se a limpeza do terreno e em seguida, batendo-se uma marreta em um pedaço de madeira sobre o cilindro, faça com que este seja introduzido totalmente no solo. Retira-se o cilindro cheio do solo, com cuidado para não perder a amostra, envolva o cilindro com plástico, e, após isto, identifique a amostra enviando-a em seguida para o laboratório. Para retirar a amostra alterada é necessário apenas fazer a limpeza do local, escavar uma trincheira até a profundidade desejada (20 ou 40 cm) e posteriormente tirar uma fatia completa ao longo do perfil, misturando o solo no fundo da cova e coletando uma pequena parte. Este procedimento deve ser repetido várias vezes dependendo do tamanho e da uniformidade da área a ser

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amostrada. A Tabela 3 mostra o tipo de amostra que deve ser retirada para a determinação dos diversos parâmetros de solo necessários na confecção de projetos de irrigação.

Tabela 3. Tipo de amostra que deve ser utilizada na determinação dos parâmetros de solo pertinentes à elaboração de projetos de irrigação.

Tipo de amostra O que determinar Fertilidade geral Condutividade elétrica da solução Textura Alterada Capacidade de campo Ponto de murcha Umidade Densidade das partículas Densidade do solo Inalterada Porosidade Estrutura 2.3. Métodos para determinação da Umidade do Solo É de capital importância a determinação da umidade do solo para: Movimento d’água no solo (Condutividade Hidráulica, Capilaridade) Disponibilidade d’água no solo (CC e PM) Métodos: Método da frigideira Método Gravimétrico Método padrão de estufa Método das pesagens Método de Bouyoucos Método Eletrométrico Método de Colman Método Tensiométrico Tensiômetro

Método da Frigideira: Neste método pesa-se uma amostra de solo ao natural (PN) e coloca-se em uma frigideira, em seguida encharca-se este solo com álcool e coloca-se fogo. Depois de cessado o fogo pesa-se essa amostra, conseguindo desta maneira o peso do solo seco (PS).

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Método das Pesagens – É também um método direto e de precisão relativamente boa. Ele consiste no seguinte: – Colocar 100 g de terra seca a 105 ºC, proveniente da gleba onde se deseja irrigar, em – Anotar o valor do peso padrão M, o qual será determinado somente uma vez, para – Em qualquer época que se desejar saber o teor de umidade daquela gleba, retirar a amostra de solo e colocar 100 g desta amostra no referido balão, completar o volume com água e – O peso da umidade do solo, em gramas, será dado pela equação

onde: Dp = densidade das partículas do solo = 2,65 g/cm3 Para expressar o resultado em percentagem de umidade, em peso na base seca, utiliza-se a equação:

Método de Bouyoucos – Este método é baseado na resistência elétrica entre dois eletrodos inseridos em um bloco de gesso (célula). A resistência elétrica é medida por um “medidor” de corrente alternada, que é calibrado para leituras diretas de“percentagem d’água no solo”, Figura 5. A umidade do solo é determinada indiretamente por meio da medição da resistência elétrica no bloco de gesso que se encontra enterrado no solo.

Método de Colman – É também um método indireto para a determinação da umidade do solo, baseado no mesmo princípio do anterior, mas o bloco onde estão inseridos os eletrodos é de fibra de vidro, envolvida em duas placas de metal “monel” perfuradas.

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Método do Tensiômetro – É um método direto para a determinação da tensão d’água no O tensiômetro é constituído de uma cápsula de cerâmica, ligada por meio de um tubo a um manômetro, onde a tensão é lida. As figuras abaixo mostram esquema e fotografia de tensiômetros com manômetro metálico (Figura 6).

Tampa Manômetro Joelho de PVC Tubo de PVC Cápsula de porcelana

2.4. Disponibilidade de Água no Solo A água do solo é dinâmica, movimentando-se segundo um gradiente de potencial, passando sempre do maior para o menor potencial. A disponibilidade da água no solo é esquematizada na Figura 7.

Saturação DRA Cc L DTA Uc Pm Figura 7. Esquema mostrando a disponibilidade total e real de água no solo Capacidade de Campo (Cc) – Corresponde ao teor de umidade do solo no momento em que este deixa de perder água pela ação da gravidade.

Ponto de Murcha (Pm) – Corresponde ao teor de umidade do solo em que, abaixo dele, a planta não consegue retirar água do solo na mesma intensidade em que transpira.

Umidade Crítica (Uc) – Umidade mínima a que uma cultura poderá ser submetida sem afetar significativamente sua produtividade, que é determinada pelo (f).

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Determinação da Capacidade de Campo e do Ponto de Murcha – Para fins de projeto a capacidade de campo é determinada em laboratório. Pode-se também fazer a determinação dos dois parâmetros direto no campo, entretanto estes métodos são mais demorados.

2.5. Cálculo da Água Disponível Para o cálculo da água disponível, além da capacidade de campo, do ponto de murcha e da densidade aparente do solo, devemos ainda ter conhecimento da profundidade efetiva do sistema radicular da cultura a ser irrigada.

onde: ou em que V = m3 de água disponível, por hectare, em cada cm de profundidade do solo, sendo Cc e Pm, % em volume.

A disponibilidade real de água no solo é definida como a fração da disponibilidade total de água no solo que a cultura poderá utilizar sem afetar significativamente a su produtividade, podendo ser expressa por: , em mm;

c) Capacidade Total de Água no Solo (CTA) Tanto a quantidade de água de chuva com a de irrigação só devem ser consideradas disponíveis para a cultura no perfil do solo que esteja ocupado pelo seu sistema radicular. Por isso, a capacidade total de água do solo somente deve ser calculada até a profundidade do solo correspondente ao sistema radicular da cultura a ser irrigada, ou seja.

d) Capacidade Real de Água do Solo (CRA) Numa lavoura irrigada nunca se deve permitir que o teor de umidade do solo atinja o ponto de murchamento, ou seja, deve-se somente usar, entre duas irrigações consecutivas, uma fração da capacidade total da água no solo.

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– Com irrigação total – Quando toda a água necessária à cultura for suprida através da , em mm.

– Com irrigação suplementar – Quando uma parte da água necessária à cultura for suprida pela irrigação e a outra parte pela precipitação efetiva (Pe).

e) Irrigação Total Necessária (ITN) 2.6. Evapotranspiração Inclui: – evaporação da água do solo – a evaporação da água depositada pela irrigação – evaporação de chuva ou orvalho na superfície das folhas Unidade: volume por unidade de área ou em lâmina d’água no período considerado (m3/ha/dia, mm/dia etc.) Depende principalmente da quantidade de energia solar recebida.

Evaporação da água do solo: em um solo saturado e com lençol freático próximo à superfície, sua evaporação aproxima-se da evaporação de um recipiente com água, com a superfície livre exposta às mesmas condições atmosféricas.

Transpiração: é o processo pelo qual a água vai da planta para a atmosfera, através dos estômatos, sob forma de vapor.

Evapotranspiração Potencial: é aquela que ocorre quando não há deficiência de água no solo, que limite o seu uso pela planta.

Evapotranspiração Potencial de Referência (ETo): é a evapotranspiração de uma superfície extensiva, totalmente coberta com grama, de tamanho uniforme, entre 8 e 15 cm de altura e em ativo crescimento, em um solo com ótimas condições de umidade.

Evapotranspiração Potencial da Cultura (ETc): é a evapotranspiração de determinada cultura quando há ótimas condições de umidade e nutriente no solo, de modo a permitir a produção potencial desta nas condições de campo.

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2.6.1-Determinação da Evapotranspiração Potencial de Referência (ETo) Para a determinação da ETo serão considerados nesta apostila apenas alguns métodos mais generalizados. Didaticamente eles são divididos em métodos diretos e indiretos.

a) Lisímetros b) Parcelas experimentais no campo c) Controle da umidade do solo d) Método da entrada-saída (em grandes áreas).

a) Evaporímetros b) Equações Método do Lisímetro Dos métodos diretos descreveremos apenas o método do lisímetro por ser o de maior aplicabilidade, apesar dos custos consideráveis necessários na construção dos mesmos. Os lisímetros são tanques enterrados no solo, dentro dos quais se mede a evapotranspiração. É o método mais preciso para a determinação da ETo, desde que eles sejam Lisímetro de Percolação – consiste em enterrar um tanque com dimensões mínimas de 1,5 m de diâmetro por 1 metro de altura, no solo, deixando sua borda superior a 5 cm acima da superfície, Figura 8.

Do fundo do tanque sai uma tubulação que conduzirá a água drenada até um recipiente. · o solo do tanque deve ser o mesmo do local onde está instalado o lisímetro, inclusive a · no fundo do tanque coloca-se uma camada de mais ou menos 10 cm de brita coberta com uma camada de areia grossa, visando facilitar a drenagem da água que percolou através do tanque;

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onde: D = Água drenada do tanque, S = Área da boca do tanque em m Métodos indiretos – e para determiná não dão diretamente a evapotranspiração para determiná-la não dão diretamente a evapotranspiração multiplica-se o valor encontrado por um fator (K), a ser determinado para cada região e método. O se o valor encontrado por um fator (K), a ser determinado para cada região e método. O se o valor encontrado por um fator (K), a ser determinado para cada região e método. O fator K é determinado em comparaç Os métodos indiretos ação com valores encontrados em lisímetros. Os métodos indiretos se resumem nos evaporímetros e nas e nas equações.

Evaporímetros Tipos: Tanque de evaporação Tanque de evaporação – a superfície d’água fica livremente exposta ao ambiente; a evaporação se dá através de uma superfície porosa.

Tanque U.S.W.B. Classe A Tanque U.S.W.B. Classe A – Tanque “classe A” – É mais utilizado em virtude do custo É mais utilizado em virtude do custo relativamente baixo e do fácil manejo. Mede a evaporação de uma superfície de água relativamente baixo e do fácil manejo. Mede a evaporação de uma superfície de água livre, associada relativamente baixo e do fácil manejo. Mede a evaporação de uma superfície de água aos efeitos integrados da radiação solar, do vento, da temperatura e da umidade do ar. aos efeitos integrados da radiação solar, do vento, da temperatura e da umidade do ar. aos efeitos integrados da radiação solar, do vento, da temperatura e da umidade do ar.

Características: Tanque circular de aço ou galvanizado, chapa nº 22, com 121 cm de diâmetro e 25,5 Tanque circular de aço inox ou galvanizado, chapa nº 22, com 121 cm de diâmetro e 25,5 Deve ser instalado sobre um estrado de madeira, de 15 cm de altura e ficar cheio de água Deve ser instalado sobre um estrado de madeira, de 15 cm de altura e ficar cheio de água Deve ser instalado sobre um estrado de madeira, de 15 cm de altura e ficar cheio de água até 5 cm da borda superior, conforme Figura abaixo. Não se deve permitir variação do nível da água até 5 cm da borda superior, conforme Figura abaixo. Não se deve permitir variação do nível da água maior que 2,5 cm. A evaporação é medida em um micrômetro de gancho, assentado em poço maior que 2,5 cm. A evaporação é medida em um micrômetro de gancho, assentado em poço que 2,5 5cm

Æ=121cm Poço tranqüilizador 25,5cm 15cm O poço tranqüilizador pode ser de metal ou com tripé sobre parafuso, colocado dentro do pode ser de metal ou com tripé sobre parafuso, colocado dentro do tanque ou um cilindro de 10 cm de diâmetro, que se comunica com o tanque por meio de um tubo. tanque ou um cilindro de 10 cm de diâmetro, que se comunica com o tanque por meio de um tubo. tanque ou um cilindro de 10 cm de diâmetro, que se comunica com o tanque por meio de um tubo. se instalar uma régua graduada em milímetros para as leituras, não sendo esta Neste último pode-se instalar uma régua graduada em milímetros para as leituras, não sendo esta se instalar uma régua graduada em milímetros para as leituras, não sendo estas tão precisas quanto às feitas com micrômetro, mas satisfatórias para fins de irrigação. feitas com micrômetro, mas satisfatórias para fins de irrigação.

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onde: Tabela 4. Valores de coeficiente do tanque “Classe A”, em função dos dados meteorológicos da região e do meio em que ele está instalado, segundo Doorenbos e Pruitt (FAO). Exposição A Exposição B Tanque circundado pôr grama Tanque circundado pôr solo nú UR Baixa Média Alta Baixa Média Alta (média) < 40 % 40 a 70 % > 70 % < 40 % 40 a 70 % > 70 % Vento Posição do Posição do Tanque Tanque (Km/dia) R(m)* R(m)* 1 0,55 0,65 0,75 1 0,70 0,80 0,85 Leve 10 0,65 0,75 0,85 10 0,60 0,70 0,80 <175 100 0,70 0,80 0,85 100 0,55 0,65 0,75 1000 0,75 0,85 0,85 1000 0,50 0,60 0,70 1 0,50 0,60 0,65 1 0,65 0,75 0,80 Moderado 10 0,60 0,70 0,75 10 0,55 0,65 0,70 175-425 100 0,65 0,75 0,80 100 0,50 0,60 0,65 1000 0,70 0,80 0,80 1000 0,45 0,55 0,60 1 0,45 0,50 0,60 1 0,60 0,65 0,70 Forte 10 0,55 0,60 0,65 10 0,50 0,55 0,75 425 a 700 100 0,60 0,65 0,75 100 0,45 0,50 0,60 1000 0,65 0,70 0,75 1000 0,40 0,45 0,55 1 0,40 0,45 0,50 1 0,50 0,60 0,65 Muito 10 0,45 0,55 0,60 10 0,45 0,50 0,55 Forte 100 0,50 0,60 0,65 100 0,40 0,45 0,50 > 700 1000 0,55 0,60 0,65 1000 0,35 0,40 0,45 Obs.: Para extensas áreas de solo nu, reduzir os valores de Kt em 20%, em condições de alta temperatura e vento forte, e de 5 a 10% * Por R(m) entende-se a menor distância (expressa em metros) do centro do tanque ao limite da bordadura (grama ou solo nu).

Existem outros evaporímetros como o tanque Colorado, o tanque “Young Screen” e o Evaporímetro de Piche, que, entretanto não serão aqui detalhados.

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onde: Os valores de P, que variam com a latitude, estão na Tabela 05. E os valores do fator de ajuste “c”, que variam de acordo com as condições regionais de brilho solar, velocidade diurna do vento e umidade relativa mínima diurna, encontram-se na Tabela 06.

Tabela 05. Valores de percentagem mensal de horas anuais de luz solar (P) para latitudes sul (6o a 26o) segundo Blaney-Criddle Lat. sul Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 6o. 8,69 7,79 8,51 8,13 8,32 7,98 8,27 8,37 8,20 8,58 8,42 8,74 8o. 8,77 7,83 8,52 8,09 8,27 7,89 8,20 8,33 8,19 8,60 8,49 8,82 10o. 8,82 7,88 8,53 8,06 8,20 7,82 8,14 8,23 8,18 8,63 8,56 8,90 12o. 8,90 7,92 8,54 8,02 8,14 7,75 8,06 8,22 8,17 8,67 8,63 8,98 14o. 9,98 7,98 8,55 7,99 8,06 7,68 7,96 8,18 8,16 8,69 8,70 9,07 16o. 9,08 8,00 8,56 7,97 7,99 7,61 7,89 8,12 8,15 8,71 8,76 9,16 18o. 9,17 8,04 8,57 7,94 7,95 7,52 7,79 8,08 8,13 8,75 8,83 9,23 20o. 9,26 8,08 8,58 7,89 7,88 7,43 7,71 8,02 8,12 8,79 8,91 9,33 22o. 9,35 8,12 8,59 7,86 7,75 7,33 7,62 7,95 8,11 8,83 8,97 9,42 24o. 9,44 8,17 8,60 7,83 7,64 7,24 7,54 7,90 8,10 8,87 9,04 9,53 26o. 9,55 8,22 8,63 7,81 7,56 7,14 7,46 7,84 8,10 8,91 9,15 9,66 Para determinar o valor de ETo mensal de uma cultura, é necessário verificar a temperatura média mensal (T), a percentagem mensal de horas anuais de luz solar (P), utilizando-se a Tabela 05, e determinar o valor de correção “c”, utilizando informações médias regionais da umidade

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relativa mínima diurna (URmin), da velocidade do vento a 2 m de altura (U2) e da razão entre as horas de luz solar real e o máximo possível (n/N), para a região, conforme Tabela 4.

Brilho Solar Velocidade do Vento Umidade relativa mínima (%) (n/N) (m s-1) <20% 20 – 50% >50% Baixo 0 – 2 0,92 0,82 0,64 (0,45) 2 – 5 1,06 0,91 0,72 5 – 8 1,16 0,98 0,77 Médio 0 – 2 1,02 0,91 0,75 (0,70) 2 – 5 1,19 1,06 0,83 5 – 8 1,35 1,12 0,88 Alto 0 – 2 1,14 1,02 0,83 (0,90) 2 – 5 1,23 1,12 0,91 5 – 8 1,49 1,24 0,97 Método de Hargreaves Hargreaves aplicando a análise de regressão em dados diários de evapotranspiração potencial de referência em Davis-California, obteve a equação seguinte:

onde: Tmin = temperatura mínima diária, em oC; e Lat. grau JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ 0 36,2 37,5 37,9 36,8 34,8 33,4 33,9 35,7 37,2 37,4 36,3 35,6 2 36,9 37,9 38,0 36,4 34,1 32,6 33,1 35,2 37,1 37,7 37,0 36,4 4 37,6 38,3 38,0 36,0 33,4 31,8 32,2 34,6 37,0 38,0 37,6 37,2 6 38,2 38,7 38,0 35,6 32,7 30,9 31,5 34,0 36,8 38,2 38,2 38,0 8 38,9 39,0 37,9 35,1 31,9 30,0 30,7 33,4 36,6 38,4 38,8 39,4 10 39,5 39,3 37,8 34,6 31,1 29,1 29,8 32,8 36,3 38,5 39,3 40,0 12 40,1 39,6 37,7 34,0 30,2 28,1 28,9 32,1 36,0 38,6 39,8 40,6 14 40,6 39,7 37,5 33,4 29,4 27,2 27,9 31,3 35,6 38,7 40,2 41,2 16 41,1 39,9 37,2 32,8 28,5 26,2 27,0 30,6 35,2 38,7 40,6 41,7 18 41,5 40,0 37,0 32,1 27,5 25,1 26,0 29,8 34,7 38,7 40,9 42,1 20 41,9 40,0 36,6 31,3 26,6 24,1 25,0 28,9 34,2 38,6 41,2 42,6 22 42,2 40,1 36,2 30,6 25,6 23,0 24,0 28,1 33,7 38,4 41,4 43,0 24 42,5 40,0 35,8 29,8 24,6 21,9 22,9 27,2 33,1 38,3 41,7 43,3 26 42,8 39,9 35,3 29,0 23,5 20,8 21,8 26,3 32,5 38,0 41,8 43,6 28 43,0 39,8 34,8 28,1 22,5 19,7 20,7 25,3 31,8 37,8 41,9 43,9 30 43,1 39,6 34,3 27,2 21,4 18,5 19,6 24,3 31,1 37,5 42,0 44,1

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Método de Thornthwaite Método empírico baseado apenas na temperatura média do ar, sendo esta sua principal vantagem. Foi desenvolvido para condições de clima úmido e, por isso, normalmente apresenta sub- estimativa da ETP em condições de clima seco. Apesar dessa limitação, é um método bastante empregado para fins climatológicos, na escala mensal. Esse método parte de uma ET padrão (ETp), a qual é a ET para um mês de 30 dias e com N = 12h. A formulação do método é a seguinte:

N NDP onde: Exemplo Local: Piracicaba (SP) – latitude 22o42´S Janeiro – Tmed = 24,4oC, N = 13,4h, NDP = 31 dias, Ta = 21,1oC I = 12 (0,2 21,1)1,514 = 106,15 a = 0,49239 + 1,7912 10-2 (106,15) – 7,71 10-5 (106,15)2 + 6,75 10-7 (106,15)3 = 2,33 ETp = 16 (10 24,4/106,15)2,33 = 111,3 mm/mês ETP = 111,3 x COR COR = 13,4/12 x 31/30 ETP = 111,3 x 13,4/12 x 31/30 = 128,4 mm/mês ETP = 128,4 mm/mês ou 4,14 mm/dia Método de Penman-Monteith Método físico, baseado no método original de Penman. O método de PM considera que a ETo é proveniente dos termos energético e aerodinâmico, os quais são controlados pelas resistências ao transporte de vapor da superfície para a atmosfera. As resistências são denominadas de resistência da cobertura (rs) e resistência aerodinâmica (ra).

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Exemplo Dia 30/09/2004 Rn = 8,5 MJ/m2d, G = 0,8 MJ/m d, Tmax = 30 C, Tmin = 18 C, U2m = 1,8 m/s, URmax = 100% e 2oo URmin = 40% esTmax = 0,611 x 10[(7,5×30)/(237,3+30)] = 4,24 kPa esTmin = 0,611 x 10[(7,5×18)/(237,3+18)] = 2,06 kPa es = (4,24 + 2,06)/2 = 3,15 kPa T = (30 + 18)/2 = 24oC s = (4098 x 3,15) / (237,3 + 24)2 = 0,1891 kPa/oC URmed = (100 + 40)/2 = 70% ea = (70 x 3,15)/100 = 2,21 kPa e = 3,15 – 2,21 = 0,94 kPa ETP = [0,408×0,1891x(8,5-0,8) + 0,063×900/(24+273)x1,8×0,94]/[0,1891+0,063x(1+0,34×1,8)] ETP = 3,15 mm/d 2.7. Precipitação Do total de precipitação que incide em uma área, A distribuição de cada fração depende de: Quanto à irrigação, interessa, principalmente, a parte da irrigação que será utilizada diretamente pela cultura (precipitação efetiva), a freqüência e a magnitude de precipitação que se podem esperar na área do projeto (precipitação provável) e a quantidade de água que abastecerá os rios e represas a fim de ser usada na irrigação.

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É a quantidade mínima de precipitação com determinada probabilidade de ocorrência. Normalmente em irrigação trabalha-se com a probabilidade de 75 ou 80%, ou seja, com a lâmina mínima de chuva que pode esperar em três a cada quatro anos (75%) ou em quatro a cada cinco anos (80%) em determinado período do ano.

2.8. Infiltração de Água no Solo 2.8.1. Taxa de Infiltração (VI) – A taxa de infiltração da água em um solo é muito importante para a irrigação. – É parâmetro utilizado na seleção do sistema de irrigação a ser utilizado. – A VI é expressa em altura de lâmina d’água pôr unidade de tempo (mm/h).

2.8.2. Taxa de Infiltração Básica (VIB) É a magnitude da taxa de infiltração de água no solo, quando esta se torna praticamente constante, em cm/h ou mm/h. É de grande utilidade na escolha do aspersor a ser utilizado no sistema de irrigação, pois a intensidade de aplicação de água do mesmo deve ser inferior ao valor da VIB.

2.8.3. Fatores que Afetam a Taxa de Infiltração (VI) 2.8.4. Curva da Taxa de Infiltração Básica (VIB) A Figura 11 abaixo descreve o comportamento da água no solo durante a infiltração. No momento em que a taxa de infiltração (VI) está praticamente constante temos a Taxa de Infiltração Básica (VIB).

VI inicial VI 4 (cm/h) 3 2 VI básica 1 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Tempo(h) Figura 11. Taxa de infiltração de água no solo com o tempo.

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Em irrigação pôr aspersão e inundação teremos somente infiltração vertical Em irrigações pôr sulcos teremos infiltração horizontal e vertical.

2.8.5. Infiltração Acumulada (I) É a quantidade total de água infiltrada, durante determinado tempo, geralmente expressa em mm ou cm. A Figura 12 mostra a curva de infiltração acumulada com o tempo em um determinado solo.

I8 (mm) 6 Curva de I 4 2 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Tempo(h) Figura 12. Curva de infiltração acumulada de água no solo.

A infiltração acumulada em função do tempo pode ser utilizada para se determinar o tempo necessário para infiltração de determinada quantidade de água, o que é de suma importância no dimensionamento da irrigação por superfície.

2.8.6. Métodos de Determinação de VI Em Irrigação pôr Sulco Devemos utilizar os seguintes métodos na determinação da taxa de infiltração (VI). * Método do balanço de água no sulco.

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Utilizado para a determinação da VIB, quando se pretende implantar sistemas de irrigação pôr aspersão e localizada. Pôr serem estes os sistemas de irrigação mais utilizados na região será detalhado apenas o método do infiltrômetro de anel.

Infiltrômetro: Dois cilindros, sendo um com diâmetro de 50 cm, outro com diâmetro de 25 cm e ambos com altura de 30 cm. Uma das bordas do cilindro deve ter a forma de bisel, para facilitar a penetração no solo. Os anéis devem ser instalados concêntricos, conforme Figura 13.

30 cm =#=#=#=#=# 15cm =#=#= #=#=#= 15 cm 25cm 50 cm Figura 13. Detalhe de instalação do infiltrômetro de anel A importância do anel externo é evitar que a água do anel interno infiltre lateralmente. A lâmina d’água dentro dos anéis deve estar em torno de 5 cm, permitindo uma oscilação As leituras devem ser medidas da borda superior do anel até a superfície da água dentro Adiciona-se água nos cilindros e fazem-se leituras da lâmina infiltrada, no cilindro A lâmina infiltrada dividida pelo tempo decorrido para sua infiltração dá a VI média:

Onde: VIm = Taxa de infiltração média, em cm/h A velocidade de infiltração aproximada (VIa) pode ser calculada pela expressão:

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No Quadro abaixo temos um exemplo de determinação da infiltração acumulada (I) e da taxa de infiltração (VI) utilizando-se o método do infiltrômetro de anel.

Tabela 8. Determinação da Velocidade de Infiltração de Água no Solo e da Infiltração acumulada (Método do Infiltrômetro de Anel) Tempo Diferença Infiltração VIa VIm Hora Acumulado Leitura na Régua ( I ) Acumulada(I) ( I/ T) (I/T) (min) (cm) (cm) (cm) (cm/h) (cm/h) 9,2333 10,00 9,2833 3,00 8,00 10,00 2,00 2,00 40,00 40,00 9,3667 8,00 8,50 10,00 1,50 3,50 18,00 26,25 9,4500 13,00 9,40 0,60 4,10 7,20 18,92 9,5333 18,00 8,70 10,00 0,70 4,80 8,40 16,00 9,6167 23,00 9,60 0,40 5,20 4,80 13,57 9,7000 28,00 9,20 0,40 5,60 4,80 12,00 9,7833 33,00 8,80 10,00 0,40 6,00 4,80 10,91 9,9500 43,00 9,30 10,00 0,70 6,70 4,20 9,35 10,1167 53,00 9,40 0,60 7,30 3,60 8,26 10,2833 63,00 8,90 10,00 0,50 7,80 3,00 7,43 10,6167 83,00 9,20 10,00 0,80 8,60 2,40 6,22 11,1167 113,00 8,90 10,00 1,10 9,70 2,20 5,15 11,6167 143,00 9,00 10,00 1,00 10,70 2,00 4,49 12,2667 182,00 8,80 10,00 1,20 11,90 1,85 3,92 12,7667 212,00 9,00 10,00 1,00 12,90 2,00 3,65 13,2667 242,00 9,10 10,00 0,90 13,80 1,80 3,42 13,7667 272,00 9,20 10,00 0,80 14,60 1,60 3,22 Obs.:Teste efetuado em área da Escola Agrotécnica Federal de Guanambi em nov/2001. As leituras de lâmina foram feitas em uma régua graduada a partir da superfície do solo. Toda vez que a lâmina de água dentro do infiltrômetro atingia a profundidade de 8 cm o volume era novamente completado para 10 cm.

2.9. Cálculo de Parâmetros de Projeto Relacionados com Água disponível, Evapotranspiração e Infiltração Turno de Rega (TR) – É o intervalo em dias entre duas irrigações sucessivas, em um mesmo local.

onde: Período de Irrigação (PI) – É o número de dias necessários para completar a irrigação de uma área.

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Escolha do Aspersor – Neste ponto do procedimento deve ser escolhido o aspersor a ser utilizado no sistema de irrigação. Naturalmente que a sua escolha não é um parâmetro numérico e sim uma seleção baseada em critérios relacionados a clima da região, cultura a ser irrigada e custo de implantação do sistema de irrigação dentre outros. A Intensidade de Aplicação de Água do Aspersor (IA) – É a intensidade com que o sistema aplicará água sobre o solo que deve ser menor ou igual à VIB do mesmo.

onde: IA = intensidade de aplicação, em mm/h Tempo de Irrigação por Posição (TI) – Equivale ao tempo de funcionamento do sistema por posição em horas;

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Exercícios Resolvidos: 1) Na determinação do teor de umidade do solo, utilizando-se o método padrão de estufa, uma amostra de solo úmida foi retirada no local e na profundidade desejada, colocada em um “pesa filtro” e levada à balança, traduzindo em um peso igual a 250 gramas. Em seguida a amostra com o recipiente foi levada à estufa com temperatura entre 105 e 110 º C, durante 24 horas, pesando-se o conjunto novamente obteve-se um valor de 200 gramas. Sabendo-se que o recipiente (“pesa filtro”) pesa 20 gramas, pede-se calcular o teor de umidade Resolução: U = M1 – M2 x 100 U = 250g – 200 g x 100 U = 27,78 % M2 – M3 200g – 20g 2) Calcular a disponibilidade de água para as seguintes condições.

Local: Muqui Cultura = Milho Irrigação total Prof. raiz (Z) = 50 cm Solo: Fator disp. Água (f) = 0,50 CC = 32 % (em peso) Pm = 18 % (em peso) Sistema de Irrigação Da = 1,2 g/cm3 Eficiência (Ea) = 60 %.

Resolução: DTA = (Cc – Pm) x Da DTA = 32 – 18 x 1,2 = 1,68 mm/cm 10 10 CTA = DTA x Z CTA = 1,68 mm/cm x 50 cm CTA = 84 mm CRA = CTA x f CRA = 84 mm x 0,50 CRA = 42 mm IRN = CRA IRN = 42 mm ITN = IRN ITN = 42 mm ITN = 70 mm Ea 0,60 Portanto para as condições apresentadas o solo tem uma capacidade total de armazenamento de água de 84 mm ou seja 840 m3/ha, sendo a capacidade real de armazenamento de 420 m3/ha uma vez que o fator de disponibilidade de água da cultura é 0,50. A lâmina de irrigação real necessária é de 42 mm ou 420 m3/ha e a irrigação total necessária é de 70 mm ou 700 m3/ha uma vez que a eficiência de aplicação de água do sistema é de apenas 60 %.

3) No acompanhamento de um lisímetro de percolação, durante o mês de janeiro, foram anotados os seguintes dados: Irrigação do tanque no período (I) = 310 litros Precipitação pluviométrica do período (P) = 150 mm Água drenada do tanque (D) = 110 litros Calcular a Evapotranspiração Potencial de Referencia (Eto) no período, sabendo que o diâmetro do tanque do lisímetro é de 2 metros.

Resolução: Eto = I + P – D P = 150 mm que deve ser transformado em litros S

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P(l) = 150 l/ m2 x 3,14 m2 P = 471 litros Eto = 310 l + 471 l + 110 l Eto = 213,69 mm 3,14 m2 Eto = 213,69 mm Eto = 6,89 mm/dia 31 dias 4) Calcular a Evapotranspiração Potencial de Referência para as condições abaixo, com base em dados de Doorembos e Pruit (FAO).

Resolução: Entrando com os valores fornecidos no Quadro 1 da página 12, chegaremos a um valor de Kt = 0,70 Eto = Kt x EV …. Eto = 0,70 x 42mm …. Eto = 29,4 mm Eto = 29,4 mm Eto = 4,2 mm/dia 7 dias 5) Calcule a Evapotranspiração Potencial de Referência (Eto), utilizando-se a equação de Blaney-Criddle, para o mês de julho/2009 em Guanambi, sabendo-se que a temperatura média mensal foi de 24,64 ºC, que o fotoperíodo para o mês é de 11,2 horas, que o brilho solar real diário foi em média de 10,8 horas, que a velocidade do vento foi em média de 3,35 m/s e que a umidade relativa do ar média foi de 58,4%. Considerar também que a cidade de Guanambi está localizada a 14 º de latitude sul.

Resolução: Para Guanambi, a 14o. de latitude sul, no mês de julho,temos, através do Quadro II da página 13, uma valor de Utilizando a Tabela 6, com n/N = 0,96, Vv = 3,35 m/s e UR = 58,4% temos C = 0,91 ETo = C x [ (0,457 x T + 8,13) x P] ETo = 0,91 x [(0,457 x 24,64 + 8,13 ) x 7,96] ETo = 140,46 mm/mês. ETo = 140,46/31 = 4,53 mm/dia.

6) De uma amostra de solo enviada a laboratório obtivemos os seguintes resultados: Densidade Aparente: 1,2 g/cm3 Sabendo-se que nesta área será implantada a cultura de milho, solicitamos dos senhores alunos nos auxiliar no manejo da irrigação da referida cultura no mês de junho, calculando o turno de rega (TR) e o tempo de Considerando para a cultura do milho no referido mês os seguintes dados: Evapotranspiração potencial da cultura (Etpc) = 5 mm/dia Fator de disponibilidade de água para a cultura (f) = 0,5 Considerar também que o equipamento de irrigação por aspersão conv. apresenta as seguintes características: Intensidade de Aplicação de Água do Aspersor utilizado: 15 mm/h.

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Resolução: 1) CRA = (Cc – Pm) x Da x Z x f 10 CRA = (26 – 13) x 1,2 x 40 x 0,5 CRA= IRN = 31,2 mm 10 2) TR = CRA TR = 31,2 mm TR= 6,24 dias Eptc 5 mm/dia 3) ITN = IRN ITN = 31,2 mm ITN = 39 mm Ea 0,80 4) TI = ITN TI = 39,00 mm TI = 2,6 horas IA 15 mm/h Passos: 1 – Calcular a CRA que é igual a IRN 2 – Calcular o Turno de Rega (TR) 3 – Calcular a ITN 4 – Calcular o Tempo de Irrigação (TI) Considerar TR = 6 dias.

Portanto no manejo da cultura do milho, durante o mês de junho e de acordo com os dados fornecidos, devemos irrigar a área a cada 6 dias e utilizar um tempo de 2,6 horas para cada posição da linha lateral com aspersores.

7) Considerando que, no sistema de irrigação por aspersão utilizado na Agricultura II, o espaçamento entre aspersores (S1) é de 12 metros e o espaçamento entre linhas laterais (S2) é também de 12 metros, calcule a intensidade de aplicação de água (IA) dos aspersores utilizados sabendo que a vazão dos mesmos é de 1 l/s.

Resolução: IA = q x 3600 IA = 1 l/s x 3600 s/h IA = 25 mm/h. S1 x S2 12 m x 12 m

Exercícios Propostos: 1) Assinale V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas as afirmativas e posteriormente marque a alternativa que corresponde à seqüência correta.

( ) A história da irrigação confunde-se com a história da civilização, pode-se dizer que ela começou com o ( ) A água do solo é tradicionalmente classificada em água gravitacional, água capilar e água disponível; ( ) Os métodos de determinação do teor de umidade do solo, baseados em pesagens, são o padrão de estufa, ( ) Em um solo na capacidade de campo os espaços porosos do mesmo estão todos preenchidos com água; ( ) No ponto de murcha o teor de umidade é tal que, abaixo dele, a planta não consegue retirar água do solo ( ) A água do solo disponível às plantas é aquela que fica retida entre a capacidade de campo e o ponto de ( ) O (f) fator de disponibilidade de água da cultura é que determina o percentual da água disponível no solo que a planta pode absorver, sem que ocorra queda na produtividade, ou seja, determina a água facilmente ( ) Toda a água capilar do solo está disponível às plantas.

a) V, V, F, F, F, V, V, F b) V, F, F, F, V, V, V, F c) V, F, F, V, V, V, F, F d) V, F, F, F, V, F, V, F e) F, F, F, F, V, V, F, V

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