José Maria Barbat Parfitt[1]; Jaqueline Trombetta da Silva[2]; Marcos Valle Bueno[3]; Pâmela de Andrades Timm[4]; Alexssandra Dayanne Soares de Campos[5]; Thayse do Amaral Aires[6]; Luis Carlos Timm[7]
Resumo
O arroz é um produto básico da alimentação do brasileiro e sua produção provém, principalmente, das lavouras irrigadas do Sul do País. Em média, para cada quilograma de arroz produzido no sistema irrigado por inundação do solo, são necessários aproximadamente 1.300 L de água. O sistema de irrigação por inundação contínua, como é praticado atualmente no Sul do Brasil, não permite o aproveitamento direto da água das chuvas pelo arroz, embora durante o período de irrigação a precipitação pluvial nas regiões arrozeiras do Rio Grande do Sul corresponda, em média, a 46% da água evapotranspirada pela cultura. Para economizar água, novos sistemas de manejo da irrigação devem ser adotados, visando o melhor aproveitamento da água das chuvas. Este trabalho objetivou determinar a demanda hídrica da cultura de arroz irrigado por inundação, sob diferentes sistemas de manejo de água. Para atingir o objetivo proposto foi realizado um experimento com a cultivar BRS Pampa, nas safras agrícolas 2015/16 e 2016/17, na área experimental da Estação Experimental Terras Baixas (ETB), da Embrapa Clima Temperado, situada no município de Capão do Leão, RS. Foram utilizados quatro manejos da irrigação para o arroz: inundação contínua (IC); Inundação contínua com fornecimento de água intermitente (ICFI) e; dois sistemas de inundação intermitente. Foi monitorado a volume de água utilizado, a chuva efetiva e o rendimento de grãos de arroz. Os resultados mostram que o uso de métodos alternativos de manejo da irrigação ao tradicional sistema de inundação contínua permite reduzir o volume de água utilizado na produção de arroz, sendo que seu valor é variável de ano para ano, pois depende das chuvas ocorridas durante o período de irrigação da cultura.
Termos para indexação: Oryza sativa L.; terras baixas; economia de água; recursos hídricos; inundação intermitente.
INTRODUÇÃO
O arroz é um produto básico da alimentação do brasileiro, que apresenta consumo per capita de 45 kg ano-1. A produção de arroz nacional provém, principalmente, das lavouras irrigadas da região Sul. Nessa região são cultivados anualmente 1,2 milhões de hectares, sendo que a produtividade média está entre as mais altas do mundo, próxima a 8.000 kg ha-1.
Para suprir a necessidade de água do arroz, estima-se que venha sendo utilizado, atualmente, um volume médio de 8 a 10 mil m3 ha-1 de água, para um período médio de irrigação de 80 a 100 dias (SOCIEDADE,..., 2016). Estima-se que, para cada quilograma de arroz produzido, sejam necessário 1.300 L de água, o que não é muito quando comparado com culturas como a soja, por exemplo, pois para se produzir um quilograma de soja são necessários aproximadamente 2.300 L de água. Entretanto a grande diferença em consumo de água entre essas culturas reside no fato de que, no caso do arroz, praticamente 100% da água utilizada provém da irrigação e, nas lavouras de soja, a demanda hídrica é suprida fundamentalmente pelas chuvas.
O sistema de irrigação por inundação contínua, como é praticado atualmente no Sul do Brasil, não permite o aproveitamento direto da água das chuvas no cultivo de arroz, embora durante o período de irrigação, a precipitação pluvial nas regiões arrozeiras do Rio Grande do Sul seja, em média, de 46% da água evapotranspirada pelo arroz (MOTA et al., 1990). Assim novos sistemas de manejo da água para o arroz devem ser desenvolvidos e validados visando o melhor aproveitamento das chuvas e, preferencialmente, que não causem impactos negativos à produtividade das lavouras orizícolas.
Segundo Mota et al. (1990), a evapotranspiração da cultura do arroz situa-se em torno de 650 mm. Entretanto, a quantidade total de água necessária para atender a lavoura de arroz inclui outros componentes, como a água necessária para a saturação do solo e formação da lâmina de irrigação, bem como a água perdida lateralmente e por percolação profunda (FRIETZ et al., 1986).
Registros obtidos no distrito da irrigação do arroio do Duro, no município de Camaquã–RS, com aproximadamente 40 mil hectares de arroz irrigado, o uso da água por hectare é de aproximadamente 10.500 m³ (AUD, 2013). Já Marcolin et al. (2011) determinaram o uso da água de quatro lavouras de arroz, em duas safras agrícolas, conduzidas no sistema pré-germinado, o qual variou de 9.300 e 11.200 m³ ha. Nesses valores estão incluídas as chuvas ocorridas durante a estação de cultivo, já que a água bombeada dos mananciais não superou 6.500 m³. Petrini et al. (2013), em experimentos realizados em Pelotas e Bagé, no Rio Grande do Sul, determinaram uso de 9.489 e 12.127 m³ ha‑1 de água, respectivamente, durante o ciclo de cultivo do arroz, sem considerarem as chuvas que ocorreram durante a condução do experimento. Desta forma, evidencia-se que o consumo de água é realmente acima da necessidade hídrica da planta de arroz e a demanda hídrica depende das condições ambientais locais.
Em função da alta demanda hídrica da cultura do arroz, pesquisas têm sido conduzidas com vistas ao estabelecimento de estratégias para aumentar a eficiência do uso da água (EUA - relação entre a quantidade de grãos produzidos e a quantidade de água utilizada) pelo arroz. Entre essas alternativas utilizadas pode-se citar a utilização de cultivares precoces (PETRINI et al., 2008), retardar a época de início da irrigação (SCIVITTARO et al., 2010) e adiantar a supressão da água de irrigação ao final do ciclo de cultivo (SCIVITTARO et al., 2010). A utilização de cultivares superprecoces nem sempre é vantajosa, visto normalmente serem menos produtivos, com pouco efeito sobre a EUA. Já o atraso no início da irrigação apresenta incompatibilidade com a primeira aplicação de N em cobertura (V4), cuja recomendação atual consiste em aplicar o N em solo seco imediatamente antes do estabelecimento da lâmina da água, ou seja, do início da irrigação. Em relação ao adiantamento da supressão da irrigação, esse promoveu efeito positivo, quando procedido em fases anteriores à maturação de colheita (R9), economizando-se em 17,6% e 11,6% de água, quando realizado nos estádios R6 e R7, respectivamente. Entretanto a maior economia de água ocorreu com o uso do método de irrigação intermitente (períodos do ciclo com solo aerado) com economia de até 27% (SCIVITTARO et al., 2010). Petrini et al. (2013), determinaram resultados semelhantes, determinando que o manejo intermitente proporciona rendimento semelhante ao de irrigação por inundação contínua, com uso da água correspondente a 70% ao da inundação contínua.
Em trabalho realizado por Silva et al. (2015), que submeteram a cultivar de arroz irrigado de ciclo médio BRS Sinuelo CL a estresse hídrico em diferentes fases fenológicas, determinou-se que nas fases vegetativa (V4 a R0) e de maturação (R4 + 10 dias a R7) as plantas de arroz toleram tensão de água no solo de até 40 kPa, sem prejuízos para o rendimento de grãos da cultivar. Esses resultados demonstram que nessas fases fenológicas pode-se utilizar com mais segurança a irrigação intermitente desde que a o estresse hídrico no solo não seja superior a 40 kPa, ou seja, em termos práticos, tenha duração de até 3 ou 4 dias.
Para aproveitar a água das chuvas, é necessário que a altura da lâmina da água na lavoura não seja mantida continuamente em seu nível mais alto, no qual se conecta com o próximo quadro. Nesse sentido, a adoção de novas tecnologias, como as mangueiras plásticas, viabiliza o uso de manejos alternativos da água de irrigação. Entre esses manejos destacam-se a irrigação por inundação contínua com o fornecimento intermitente de água (sem estresse hídrico) e a irrigação por inundação intermitente (com estresse hídrico moderado).
Estes novos métodos podem reduzir significativamente o uso de água bombeada à lavoura de arroz, por permitirem melhorar o aproveitamento da água das chuvas que ocorrem durante o ciclo de cultivo do arroz, resultando em economia de recursos hídricos, financeiros e ambientais. A quantificação da economia de água que os métodos alternativos de manejo da água para o arroz representam informação importante, pois podem subsidiar os orizicultores na tomada de decisão quanto à adoção de tais métodos, contribuindo também para o aumento na disponibilidade dos recursos hídricos na região de cultivo, permitindo, inclusive, ampliar área utilizada no cultivo de arroz e de outras culturas, como o milho e a soja.
Nesse sentido, desenvolveu-se o presente trabalho, que teve por objetivo: determinar a demanda hídrica da cultura do arroz sob diferentes sistemas de manejo de água; e estabelecer o potencial de aproveitamento da precipitação pluvial associado à adoção de manejos de irrigação por inundação contínua com fornecimento intermitente e inundação intermitente na cultura do arroz.
MATERIAL E MÉTODOS
Para atingir os objetivos propostos foi realizado um experimento, nas safras agrícolas 2015/16 e 2016/17, na área experimental da Estação Experimental Terras Baixas (ETB), da Embrapa Clima Temperado, situada no município de Capão do Leão, RS. O solo da área experimental é um Planossolo Háplico segundo a classificação brasileira de solos (CUNHA; COSTA, 2013), representativo de grandes extensões das terras baixas do Rio Grande do Sul.
Foi utilizada a cultivar de arroz irrigado de ciclo precoce BRS Pampa, que apresenta elevado potencial de produtividade. A semeadura do experimento na safra 2015/16 ocorreu em 16/11 e, na safra 2016/17, em 8/11. A adubação e demais tratos culturais foram realizados conforme as indicações técnicas da pesquisa (REUNIÃO..., 2014, 2016). O experimento foi realizado em módulo de pequena lavoura de arroz irrigado, área de 0,7 ha, de forma que os coeficientes técnicos obtidos possam ser transferidos para lavouras comerciais. Essa área, sistematizada sem declividade, foi dividida em quatro modelos físicos, os quais foram submetidos a diferentes manejos de irrigação. As Figuras 1 e 2 ilustram o experimento realizado. Os manejos de irrigação por inundação avaliados foram:
I) Inundação contínua (IC) – modelo convencional onde a água permanece no quadro no nível máximo (altura de 7,5 cm de V4 até R0 e altura de 10,0 cm de R0 até R7) durante todo período de irrigação (estádio V4 a R7);
II) Inundação contínua com fornecimento de água intermitente (ICFI) – após a primeira irrigação (V4), a água é recolocada novamente em seu nível máximo no quadro somente quando não há mais lâmina, ou seja, com o solo saturado;
III) Dois sistemas de irrigação por inundação intermitente. Na safra 2015/16, foram avaliados dois manejos: 10 kPa (Inundação intermitente com retorno da irrigação quando a tensão de água no solo atingia 10 kPa durante a fase aerada) e 40 kPa (Inundação intermitente com retorno da irrigação quando a tensão de água no solo atingia 40 kPa durante a fase aerada). Já na safra 2016/17, os manejos avaliados foram 40-ICFI (Inundação intermitente na fase vegetativa com retorno da irrigação quando a tensão de água no solo atingia 40 kPa e na fase reprodutiva com ICFC) e II40-10 (Inundação intermitente na fase vegetativa com retorno da irrigação quando a tensão de água no solo atingia com 40 kPa, na fase vegetativa, e 10 kPa, na fase reprodutiva). Os estádios de desenvolvimento da planta de arroz foram acompanhados utilizando-se a escala de referência obtida por Counce et al. (2000). A data da fase fenologica do R0 foi estimada utilizando-se o método de graus-dia (STEINMETZ et al., 2004).
Os tratamentos com irrigação por inundação intermitente tiveram a umidade do solo monitorada por sensores Watermark® (Figura 1), com seis repetições por parcela, sendo que a partir da leitura do sensor, realizada no início da manhã, decidia-se pela necessidade de irrigação ou não. Na entrada de água cada em cada modelo físico, foi instalado um hidrômetro (Figura 3) para quantificar a água utilizada em cada sistema de manejo da água. Para a obtenção do valor das chuvas que efetivamente incidiram em cada área, monitorou-se diariamente a altura da lâmina de água de cada parcela experimental. Próximo do experimento foi instalado um pluviômetro que registrava a chuva das 24 horas anteriores. As duas leituras foram era realizadas concomitantemente.
Para determinar a produtividade de grãos de cada sistema de manejo da água, foi determinada a produtividade da cultura em 24 parcelas experimentais com dimensões de 6 fileiras de arroz x 2 m lineares. Essas parcelas foram demarcadas logo após a semeadura do arroz.
Figura 1. Foto parcial de duas parcelas experimentais separadas com dupla de taipas a fim de impedir a passagem da água por infiltração de uma parcela para outra. No detalhe aparece o datalogger utilizado para o registro das leituras dos sensores da tensão da água no solo durante o período aerado do solo.
Figura 2. Foto do experimento com a distribuição da água por politubo.
Figura 3. Hidrômetro empregado para aferição do volume de água utilizado por cada modelo físico de manejo da água.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Durante o período de irrigação da cultura do arroz (83 e 81 dias nas safras agrícolas 2015/16 e 2016/17), as chuvas ocorridas foram de 344 e 357 mm respectivamente (Tabela 1). Na Tabela 1 consta, também, a lâmina de irrigação aplicada (LA), chuva efetiva (CE), produtividade de grãos obtidos, bem como as variáveis calculadas porcentagem de chuva utilizada (PCA), total de lâmina utilizada (TLU) e área irrigada com 514 mm (safra 2015/16) e 473 mm (safra 2016/17), para cada modelo de manejo da água utilizada
Ao se analisar os valores de lâmina aplicada (LA), verifica-se que os valores medidos, comparativamente aos obtidos em outros estudos (AUD, 2013; MARCOLIN et al., 2011; PETRINI et al., 2013), foram muito inferiores. Menciona-se, porém, que os valores medidos referem-se, apenas, às medições internas da lavoura, ou seja, não contemplam as possíveis perdas associadas à distribuição da água, já que a medição foi efetuada na entrada das parcelas. Também constata-se que as perdas por percolação profunda, em termos práticos, foram desprezíveis, impedindo sua quantificação, de forma que não foram consideradas para fins de cálculo. As chuvas ocorridas durante o período de irrigação (344 mm, na safra 2015/16, e 357 mm, na safra 2016/17) estão dentro da faixa de valor estipulado por Mota et al. (1990). Verificou-se que a chuva efetiva (fração da chuva bruta retida nas parcelas experimentais) esteve diretamente relacionada com o manejo da água adotado. A chance de aproveitamento das chuvas dos manejos com estresse hídrico, ou seja, com irrigação por inundação intermitente, é superior a do manejo com inundação contínua com fornecimento intermitente, uma vez que neste último a irrigação retorna antes do que nos manejos com inundação intermitente. Entretanto, o valor real depende da combinação entre a altura da lâmina de água no momento das chuvas. Assim, por exemplo na primeira safra, o ICFI aproveitou mais a água das chuvas do que os tratamentos com inundação intermitente, o que não repetiu na segunda safra (Tabela 1).
Em relação à área possível de se irrigar com a mesma lâmina de água utilizada no sistema de inundação continua (IC), sistema tradicionalmente utilizado na orizicultura do Rio Grande do Sul, esta aumenta consideravelmente quando da utilização de manejos alternativos de irrigação. Na safra 2015/16, o sistema ICFI praticamente dobraria a área irrigada e, na safra 2016/17, o sistema II40-10 possibilitaria o aumento em 80% a área irrigada. Isso ocorre fundamentalmente em função do maior aproveitamento das chuvas ocorridas durante o período de irrigação. Acredita-se que se o estudo fosse repetido por vários anos, muito provavelmente verificar-se-ia que os manejos com estresse hídrico no solo propiciariam maior aproveitamento da água da chuva.
Com relação à produtividade de grãos do arroz, pode-se verificar que a cultivar BRS Pampa apresentou tendência de redução na produtividade sob manejos com intermitência da irrigação. Embora não tenha diferido estatisticamente dos tratamentos inundação contínua e com fornecimento intermitente, onde, teoricamente, a cultura não foi submetida a estresse hídrico, apresentou maior produtividade. Massey et al. (2014), em experimentos na região do Mississipi/USA, avaliaram a irrigação contínua com o fornecimento intermitente entre as fases fenológicas vegetativa V5+10 dias e reprodutiva R3 (emborrachamento e início da floração), não tendo observado redução da produtividade de híbridos de arroz em relçao à irrigação por inundação contínua.
Pesquisas recentes (Citar autores – no prelo) indicam que a cultivar BRS Pampa é sensível à deficiência hídrica na fase vegetativa. Os trabalhos demonstram que esta cultivar passa a ser tolerante à moderada deficiência hídrica no solo, a partir da iniciação do primórdio floral (R0). Assim, postula-se que os resultados obtidos no presente trabalho poderiam ser distintos em se utilizando outra cultivar de arroz.
Tabela 1. Resultados obtidos referentes aos diferentes manejos da irrigação nas safras agrícolas 2015/16 e 2016/17 com a cultivar de arroz BRS Pampa. Capão do Leão, RS.
Valores seguidos de letras minúsculas diferentes significativamente estatisticamente diferentes ao nível de 5%. CV na safra 15/169.32% e na safra 15/17 9,76%; IC= inundação continua ; ICFI = inundação continua com fornecimento intermitente; II 10 kPa = Inundação intermitente com retorno da irrigação com 10 kPa da fase aerada; II 40 kPa = Inundação intermitente com retorno da irrigação com 40 kPa da fase aerada; II 40-ICFI = Inundação intermitente na fase vegetativa com retorno da irrigação com 40 kPa e na fase reprodutiva com ICFC; II40-10 = Inundação intermitente na fase vegetativa com retorno da irrigação com 40 kPa na fase vegetativa e com10 kPa na fase reprodutiva; LA = lâmina aplicada; CE = chuva efetiva
PCA =percentagem da chuva aproveitada; TLU = total de lâmina utilizada
CONCLUSÕES
O uso de métodos alternativos de manejo da água para o arroz, em substituição ao tradicional sistema de irrigação por inundação contínua, com fornecimento permanente de água, permite reduzir a lâmina de irrigação, com variação entre anos, visto depender das chuvas ocorridas durante o período de irrigação da cultura.
[1] Engenheiro-agrícola, doutor em Ciência do Solo, pesquisador da Embrapa Clima Temperado, Pelotas, RS. [2] Engenheira-agrônoma , doutoranda em Ciência do Solo, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS. [3] Engenheiro-agrícola, doutorando em Engenharia Hídrica, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS. [4] Academica de Agronomia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS. [5] Academica de Agronomia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS. [6] Acadêmica de Agronomia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS. [7] Engenheira-agrícola, doutor em Agronomia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS.