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Gerenciamento de Água da Irrigação

A cana de açúcar sendo um cultivo de longa duração produz grandes quantidades de biomassa e é classificada como aquelas plantas que necessitam de muita quantidade de água, mas mesmo assim é tolerante a seca. Essa planta é vastamente cultivada como um cultivo irrigado. A estação de cultivo da planta é de 12 - 18 meses na Índia, 13 - 14 meses no Iran, 16 meses em Mauricio, 13 - 19 meses na Jamaica, 15 meses em Queensland (Austrália) e 20 - 24 meses no Hawaii.

 

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Padrão de Extração de Umidade

A maioria da biomassa da raiz para cana de açúcar é encontrada próxima à superfície e então declina aproximadamente de forma exponencial com profundidade. Tipicamente, aproximadamente 50% da biomassa da raiz ocorre nos 20 cm superiores do solo e 85% nos 60 cm superiores. A porcentagem de raízes no 0 a 30 cm horizonte foi de 48 - 68%; de 30 a 60 cm, 16 - 18%; 60 a 90 cm, 3 - 12%; 90 a 120 cm, 4 - 7%; 120 a 150 cm, 1 - 7%; e 150 a 180 cm, 0 - 4%. Portanto o padrão de extração de umidade das diferentes camadas do solo segue a distribuição de biomassa da raiz

 

 

 

 

  

O crescimento da raiz responde fortemente ao ambiente do solo, criando plasticidade na forma e tamanho do sistema da raiz. O tamanho e distribuição do sistema de raiz são fortemente afetados pela distribuição e disponibilidade da água no solo, causando diferenças na capacidade dos cultivos de explorar as reservas mais profundas do solo.

 

A distribuição da raiz do cultivo de cana de açúcar cultivado em solo argiloso irrigado em intervalos de 7, 14 e 21 dias é mostrada na figura Fig. 38. As raízes de cultivo de planta de 12 meses foram mais profundamente distribuídas sob uma irrigação menos freqüente presumivelmente em reação ao ressecamento da superfície. Um enraizamento mais profundo reduz a vulnerabilidade das deficiências de água do solo proporcionando uma capacidade aumentada de recolhimento de reservas profundas de água do solo. Isto também ajuda a reduzir o alojamento de detritos. Assim, a cana irrigada por gotejamento deve ter irrigações menos freqüentes durante os 2 a 3 meses iniciais para promover um enraizamento mais profundo.

 

O suprimento de nutriente também tem demonstrado que esse afeta de forma similar os padrões de enraizamento. Um fortalecimento elevado do solo causa um crescimento de raiz mais lento com ramificação reduzida e raízes engrossadas. Muita água afeta a distribuição de raiz, com a maioria dos estudos mostrando que o enraizamento cessa com aproximadamente 0.1 m das tabelas de água estáticas.

 

O crescimento de raiz restrito acima das tabelas de água rasa não necessariamente reduz o crescimento do cultivo, assim como o aumento de capilaridade suprem o cultivo com água e momentos de recolhimento de água da zona saturada têm sido observados.

 

O risco de stress de água resulta da falta de penetração da raiz em solos com muita água se a altura da água cai rapidamente, deixando o sistema de raiz restrito ao solo seco.

 

Características fisiológicas a serem consideradas para gerenciamento eficiente de água

  • Um suprimento de água livre reduz a produção de cana e/ou produção de açúcar, enquanto um stress de água mediano aumenta a produção.

  • Água em excesso no perfilhamento deve ser evitada para não coincidir com o desenvolvimento ativo da raiz e interferir com o recolhimento de nutriente por causa da difusão pobre de O2.
  • A extensão da cana determina a disponibilidade de armazenamento de açúcar uma vez que não há engrossamento secundário do caule da cana de açúcar.
  • Um período de 4 - 6 semanas antes da colheita garante uma produção de açúcar ideal.
  • A redução de água durante o estágio de maturação ou florescimento ajuda a controlar o desenvolvimento.

 

Programação de Irrigação no Campo

O objetivo de um programa de irrigação eficiente é "proporcionar conhecimento no tempo correto e aplicação de água na quantidade ideal para aperfeiçoar as produções com a eficiência máxima do uso de água e ao mesmo tempo garantir avaria mínima ao solo". Portanto,

  • Programação de irrigação é a decisão de quando e quanta água aplicar em um campo cultivado.
  • A proposta é maximizar a eficiência da irrigação aplicando a quantidade exata de água necessária para renovar a umidade do solo a um nível desejado.
  • Fazer uso eficiente de água e energia.

 

Portanto, a programação de irrigação para cana de açúcar envolve uma estimativa precisa da profundidade de água a ser aplicada em cada irrigação, e o intervalo entre irrigação, para cada condição de solo-planta-clima. Com a irrigação por gotejamento, intervalos de irrigação são normalmente diários independentes da demanda evaporativa da atmosfera.

 

A evapotranspiração do cultivo sob condições padrão, denominadas como ETc, é a evapotranspiração livre de doença, cultivo de cana de açúcar bem-fertilizado, crescido em campos grandes, sob condições de água do solo ideais, e alcançando produção total sob a condição climática dada. A quantidade de água requerida para compensar a perda de evapotranspiração do campo cultivado é definida como requerimento de água do cultivo.

 

Apesar dos valores da evapotranspiração e requerimento de água do cultivo serem iguais, o requerimento de água do cultivo refere-se à quantidade de água que necessita ser suprida, enquanto a evapotranspiração do cultivo refere-se a quantidade de água que é perdida na evaporação + transpiração.

 

A água da irrigação basicamente representa a diferença entre a necessidade de água do cultivo e precipitação efetiva. A necessidade de água para a irrigação também inclui água adicional para dissolver os sais e compensar a não-uniformidade da aplicação de água.

 

A umidade adequada do solo através da estação de cultivo é importante para obter produções máximas por que o crescimento vegetativo incluindo o crescimento de cana é diretamente proporcional à água transpirada. Dependendo das condições agro-ecológicas, cãs práticas de cultivo adotadas e as necessidades de água do ciclo de cultivo da cana de açúcar (12 - 24 meses) são aproximadamente de 1300 mm a 2500 mm distribuídos ao longo da estação de crescimento (Tabela 10). As quantidades de água necessárias para produzir 1.0-kg cana, matéria seca e açúcar são 50 - 60 135 - 150 e 1000 - 2000g, respectivamente. O coeficiente de transpiração de cana de açúcar é ao redor de 400. Isso quer dizer que 400 m3 de água são necessários para produzir uma tonelada de matéria seca.

 

Tabela 10. Necessidade de água na cana de açúcar em vários países

 

S.No.

País

Necessidade de Água (mm)

1.

Australia

1522 (Gotejamento)

2.

Burundi, Central Africa

1327 to 2017 (Sulcos)

3.

Cuba

1681 to 2133 (Planta)

4.

Hawaii

2000 to 2400 (24 meses)

5

Jamaica

1387

6

Mauritius

1670 (Gotejamento)

7

Philippines

2451 (Sulcos)

8

Pongala, South Africa

1555

9

Puerto Rico

1752

10

South Africa

1670

11

Subtropical India

1800 (Sulcos)

12

Taiwan

1500 to 2200 (Sulcos)

13

Tropical India

2000 to 2400 (Sulcos)

14

Venezuela

2420 (Sulcos)

15

Thailand

2600 (Sulcos)

Fonte: Vávias

 

O procedimento de cálculo para a evapotranspiração do cultivo, ETc, consiste de:

 

 Cálculo de referência de evapotranspiração do cultivo (ETo)

Colete dados climáticos disponíveis baseados nos dados meteorológicos disponíveis, selecione o método de predição, o método de evaporação de Penman-Monteith ou Pan para calcular ETo. Some os períodos necessários considerando os sub-períodos de crescimento do cultivo em questão.

 

 Construção da curva do coeficiente de cultivo (Kc)

Determine to tempo de plantio, identifique os sub-períodos de crescimento do cultivo determinando suas extensões; Selecione Kc para um sub-período de crescimento do cultivo dado sob condições climáticas prevalecentes. Construa curva de coeficiente do cultivo (permitindo determinar os valores de Kc para qualquer período durante o período de crescimento); e

 

  • Cálculo das condições padrão sob ETc como produto de ETo e Kc.

A evapotranspiração (ETo) do cultivo referencia baseado no método de evaporação Penman-Monteith ou Adjusted USWB Class A Pan reflete a demanda evaporativa da atmosfera para a localidade em questão (Fig. 39). 

Na figura acima:

Medidor de evaporação para estimar ETo USWB Class A pan

 

Enquanto o fator de cultivo (um raio sem dimensão) reflete as características do cultivo e indica a perda combinada de água do campo de cana de açúcar ambos por transpiração e evaporação do solo (Cultivo ETc) relativo ao ETo sobre o mesmo período (Fig. 40). Vários trabalhadores fizeram estimativas de fatores de cultivo experimentais para estágios de crescimento de cana de açúcar distintos. A necessidade diária em milímetros é convertida para quantidade volumétrica equivalente para a área com gotejamento (1 mm = 10 m3/ha).

  

 

Uma programação de irrigação de campo preparada baseada na abordagem acima para cana de açúcar irrigada e cultivada em região tropical da Índia é apresentada na figura de aplicação do campo. Enquanto a necessidade de água durante os sub-períodos do crescimento do cultivo e ETc cumulativo é demonstrado na figura aqui. Tal tipo de programação de irrigação pode ser

preparado para cada localidade (dependendo da disponibilidade de dados climáticos) em operação de tempo real.

 

Na tabela acima: Curva de coeficiente de cultivo de cana de açúcar e demanda de água

 

 

Suprimento de Água e Produção de Cana

Freqüência e profundidade da irrigação devem variar com os períodos de crescimento de cana. A relação entre a diminuição da produçã

 

o relativa e (1 - Ya/Ym) déficit de evapotranspiração relativa do crescimento individual dos sub-períodos é mostrada na figura. Durante a germinação inicial, a emergência do campo e estabelecimento de mudas jovens requer menos água, portanto luz e aplicações de água de irrigação freqüentes são preferíveis.

 

O suprimento de água deve ser somente o suficiente para manter o solo úmido com aeração adequada. Se

 o solo tiver uma aplicação menor ou não freqüente de água, as gemas germinativas ressecam levando a uma germinação menor e atrasada.

 

Por outro lado, irrigação em excesso leva ao apodrecimento da gema por falta de aeração, ataque fungico e redução da temperatura do solo. Portanto, falta ou excesso de irrigação são fundamentais para a germinação, resultando em uma população de talos menor por área de unidade.

 

Durante o período vegetativo precoce (formativo) o perfilhamento está em proporção direta a aplicação de água. Uma lavagem precoce das mudas é ideal por que isso fornece brotos de aproximadamente mesma idade. Qualquer falta de água durante a fase de perfilhamento reduziria a produção de mudas; aumentaria a mortalidade de mudas e a população de talos – um importante componente de produção.

 

Porém, irrigação em excesso durante a fase de perfilhamento é particularmente prejudicial em solos pesados, uma vez que coincide com o desenvolvimento ativo da raiz, que pode ser prejudicada pela condição anaeróbica criada no solo por excesso de irrigação.

 

 

A formação de produção ou período de crescimento é o período mais crítico para o suprimento de umidade na cana de açúcar. Isso por que a produção de cana ou crescimento do talo ocorre nesse período. A produção e alongamento dos internódios, produção foliar no talo e sua expansão, aperfeiçoamento do contorno, e finalmente o peso do talo ocorrem nesse período. Esse também é o período para a produção de tecidos de armazenamento de açúcar. Portanto, o cultivo alcança de pico de necessidade de água nesse estágio. Com o suprimento de água adequado para manter o conteúdo da umidade da bainha entre 84 - 85% nas extremidades das folhas, 3,4,5 e 6 da parte superior durante esses período de crescimento ativo produz internódios mais longos com mais contorno (cana grossa) e o peso total da cana é maior.

 

Por um lado, déficit de água no período de formação de produção reduz o raio de alongamento do talo por causa do encurtamento dos internódios resultando em menos peso de cana e assim o efeito é bem marcado na produção na colheita. Um déficit severo de água durante a última parte do período de crescimento força a maturação do cultivo. Em muitas áreas na Índia o período de formação de perfilhamento/produção precoce coincide com o período climático quente (março - junho).

A demanda evaporativa da atmosfera é muito alta durante o período de clima quente – a necessidade de água do cultivo. Portanto, o gerenciamento dos suprimentos de água disponíveis para proporcionar a necessidade do pico de água é crucial para conseguir um realize potencial de produção ideal.

 

No período de maturação, o suprimento restrito de água ou déficit de água ameno (conteúdo de umidade da bainha de 74 - 76%) é necessário amadurecer o cultivo através da redução da proporção de crescimento vegetativo, desidratando a cana e forçando a conversão do total de açucares para sacarose recuperável. Com a verificação do crescimento vegetativo, a proporção entre matéria seca armazenada como sacarose e aquela usada para um novo crescimento aumenta.

 

Por outro lado, um suprimento satisfatório de água leva a um crescimento vegetativo contínuo afetando o processo de acúmulo de açúcar. Porém, quando a planta for seriamente privada de água, isto interromperá o metabolismo da plante e uma perda de conteúdo de açúcar pode ser maior que formação de açúcar. Uma consideração importante é que o solo não deve ter rachaduras por que isso causaria poda da raiz e danos ao sistema de raiz.

 

Quando o cultivo estiver no período de maturação, um agricultor também poderá ter um cultivo recém plantado na sua fazenda na maioria das situações. Portanto, a tendência do agricultor será proporcionar água suficiente para o novo (jovem) cultivo e negligenciar o cultivo em crescimento até que esse seja colhido. Essa situação é particularmente verdadeira em situações de disponibilidade de água limitada. Se um cultivo em crescimento não é irrigado como necessário, esse cultivo tem a experiência de um déficit severo de água e assim pode haver quebra da cana, formação de sabugo, redução significante no peso da cana, aumento do conteúdo de fibra e deterioração na qualidade do suco.

 

A situação é agravada mais adiante se a colheita for adiada. Assim tanto o agricultor como a fábrica sofrerão. Assim sendo, mesmo para o cultivo em crescimento, uma quantidade de água razoável com suprimento restrito é necessário para obter uma boa produção de cana.

 

Conteúdo de Umidade da Bainha

A umidade da bainha ou conteúdo relativo de água determinado pela técnica de arrastar é apresentado na Fig. 43. Isto tem sido usado para controlar a aplicação de água no cultivo de cana de açúcar comercial, mais particularmente durante a fase de maturação, quando um aumento gradual no stress de água é usado para estimular o armazenamento de açúcar no caule.

Um acompanhamento de maturação é usado para comparar o conteúdo de água da bainha medido e desejado durante aproximadamente 12 a 24 semanas (dependendo da duração do cultivo) antes da colheita. O conteúdo de água da bainha é medido em uma base periódica, e os intervalos e quantidades de irrigação são variados para produzir um declínio gradual do conteúdo de água da bainha, de aproximadamente 83% no começo da maturação até aproximadamente 75% na colheita. No Hawaii e Taiwan o conteúdo de água da bainha tem sido um bom indicador do conteúdo de açúcar do caule. Métodos similares envolvendo outros tecidos estão em uso no México, África do sul, Índia e Zimbábue.

 

A água para irrigação é normalmente limitada e cara. Portanto, a determinação da quantidade de água em um período de cultivo para alcançar um uso mais eficiente é bastante significante.

 

Vários experimentos conduzidos ao redor do mundo indicam que a relação entre a produção de cana e o uso de água no cultivo de certa estação sob uma condição climática dada foi linear.

Quando a irrigação e a chuva são maiores que a necessidade de água, as condições anaeróbicas do solo ou perda de N podem reduzir as proporções de cultivo e produção de cana.

 

Na figura acima:

  • Reação à produção de cana a déficit de água (Doorenbos e Kassam, 1979 )
  • Índice de conteúdo de umidade da bainha ideal para cana de açúcar (Lakshmikantham, 1983) Eficiência do uso de água
  • Reação à produção de cana na evapotranspiração da estação [Thompson (1976) & Jones (1980)]
  • Quantidade de água necessária para produzir 1.0 toneladas de cana através de métodos diferentes de irrigação (Deshmukh et. al., 1998)

 


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