Análise da variabilidade espacial da capacidade de armazenamento de água do solo e seu impacto no gerenciamento da irrigação

Abstract

Esse trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar a acurácia e a precisão de métodos de estimativa da capacidade de campo e a variabilidade espacial da capacidade de armazenamento de água, num Latossolo Vermelho-Amarelo, e o efeito dessa variabilidade no gerenciamento de irrigação. Na análise das estimativas de capacidade de campo pelos métodos da mesa de tensão, extrator de Richards, equivalente de umidade e equivalente de umidade corrigido por equação, coletou-se amostras deformadas e indeformadas, nas profundidades 0 22 e 22 51 cm, em quatro pontos. Compararam-se as estimativas às determinações do método padrão de campo. Realizou-se a mesma amostragem num gride de 50 x 50 m, 152 pontos, incluindo as análises de densidade do solo e ponto de murcha, para análise da variabilidade espacial da capacidade de armazenamento de água. Avaliou-se o efeito dessa variabilidade no gerenciamento de irrigação, pela evapotranspiração da cultura, precipitação efetiva, demanda de irrigação, e consumo de energia elétrica ou diesel, para três anos de cultivo de milho safra e safrinha. Comparou-se o gerenciamento convencional, que utiliza capacidade de armazenamento média da área, e o gerenciamento de precisão, que considerando-se a variabilidade e dividindo-se a área em três zonas de armazenamento. Analisando-se as estimativas de capacidade de campo, as melhores precisões foram, em ordem decrescente: mesa de tensão, extrator de Richards, equivalente de umidade corrigido e equivalente de umidade, com coeficientes de variação de até 3; 5; 6,9 e 8,6%, e erro padrão de até 0,02; 0,07; 0,11; 1,59 e 1,80; respectivamente. As melhores acurácias foram, em ordem decrescente: mesa de tensão, equivalente de umidade, equivalente de umidade corrigido e extrator de Richards. Na análise da variabilidade espacial da capacidade de armazenamento, os melhores ajustes de semivariograma foram para modelos exponenciais. Encontraram-se alcances de 129 e 128m, e dependência espacial forte e moderado, para as profundidades 0 - 22 e 22 - 51 cm, respectivamente. Os coeficientes de regressão da validação cruzada para os modelos foram baixos. Comparando-se ao gerenciamento de irrigação de precisão, o gerenciamento convencional subestimou em 9% a capacidade de armazenamento, e superestimou em até 19,3; 12,8; 21,7 e 13% a evapotranspiração, precipitação efetiva e demanda de irrigação, e consumo de energia elétrica, ou diesel, respectivamente. Em face das metodologias empregadas, pôde-se concluir que: a) a mesa de tensão apresentou melhor precisão e acurácia nas estimativas da capacidade de campo e o equivalente de umidade mostrou-se prático e de baixo custo, mas exigindo maiores repetições para melhorar a precisão; b) a capacidade de armazenamento de água apresentou dependência espacial, porém, mais estudos devem ser conduzidos para aprimorar o entendimento de sua variabilidade; e c) o gerenciamento de irrigação, considerando a variabilidade da capacidade total de armazenamento de água do solo tem potencial para melhorar as estimativas da evapotranspiração, precipitação efetiva, demanda de irrigação, gerar uso mais racional e sustentável dos recursos naturais, menores custos e maior rentabilidade na agricultura irrigada.

It was developed with the objective to study the accuracy and the precision of the methods for field capacity estimative and the spatial variability of soil available water at a Red-Yellow Latosol (RYL), and the effects of this variability on the irrigation management. For the analyses of the field capacity estimative using the sandbox, extractor of Richards, moisture equivalent and the adjusted moisture equivalent methods, it was collected deformed and not deformed samples at the depths of 0-22 and 22-51cm at four different points. The estimatives were compared to the field standard method determinations. The same sampling was made on a 50 x 50 m grade, on a total of 152 points, including the soil density analyses and wilting point, for analyses of spatial variability of soil available water. The effect of this variability was evaluated on the irrigation management, through the plant evapotraspiration, gross precipitation, water and energy demands, for three normal maize seasons and three late maize seasons. It was compared with the traditional management that uses the average values of soil available water in the area to the precision management method been considered the variability and dividing the area on three strips of available water. Analyzing the field capacity estimatives the better precision methods were: sandbox, extractor of Richards, moisture equivalent and adjusted moisture equivalent, with coefficient of variation until 3; 5; 6,9 e 8,6%, and standard error until 0,02; 0,07; 0,11; 1,59 e 1,80; respectively. The better accuracies were, in a decreasing sequence: sandbox, moisture equivalent, adjusted moisture equivalent and extractor of Richards. In the analyses of the spatial variability of soil available water the better adjusts of semivariogram were for exponential models. Reaches of 129 and 128m were found, and moderate to strong spatial dependence, for depths of 0 22 e 22 51 cm, respectively. The regression coefficients of the cross-validation to the models were low. Compared to the precision irrigation management, the traditional management had underestimated 9% the available water and had overestimated until 19,3; 12,8; 21,7 e 13% the evapotranspiration, gross precipitation and irrigation demand, and electrical or diesel energy consumption, respectively. In consideration of the methods used, it was concluded: a) the sandbox method had showed the best precision and accuracy on the estimatives of field capacity and the moisture equivalent method had been presented as practical and with a low cost, but demanding more replications to obtain better precision; b) the soil available water had showed spatial dependence, but other studies should be conducted to improve the understanding of its variability; and c) the irrigation management, considering the spatial variability of the soil available water present potential to improve the estimatives of evapotranspiration, gross precipitation and irrigation demand, to offer a more rational and sustainable use of the natural resources, low costs and better profitability in the irrigated agriculture.