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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS

FACULDADE DE METEOROLOGIA

DEPARTAMENTO DE METEOROLOGIA

DISCIPLINA: Agrometeorologia

Professora ministrante: Simone Vieira de Assis

Pelotas, RS.

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Unidade 1: INTRODUÇÃO

1.1 Objetivo da Agrometeorologia

A definição da Agrometeorologia segue diretamente daquela consideração fundamental da biologia moderna, na qual o organismo e seu ambiente formam uma dialética.

A Agrometeorologia é a ciência que interage com as características físicas do ambiente onde estão crescendo plantas e animais; é relacionada com o estudo dos processos físicos que ocorrem neste ambiente e também com o aproveitamento e influência destes processos físicos na agricultura. É uma combinação de ciências físicas e biológicas e existe uma valiosa ligação entre elas. No seu sentido mais amplo, é aquele ramo da meteorologia aplicada que investiga as respostas dos organismos vivos ao meio atmosférico.

Nas décadas recentes o uso da meteorologia na agricultura foi aumentando. Isto tem sido devido, largamente, aos estudos de laboratório, casa de vegetação e de campo, nos quais as respostas biológicas tem sido medidas sob condições controladas.

A Agrometeorologia inclui o estudo da energia solar, composição e intensidade da radiação solar, métodos de medida da radiação solar recebida pelos cultivos agrícolas . Também estuda a atmosfera, particularmente a camada em que as partes aéreas das plantas crescem e se desenvolvem e, é de grande importância a questão do regime térmico, desta camada, e sua relação com àquela da camada superficial ao solo. De igual importância são os movimentos verticais e horizontais do ar nesta camada da atmosfera, bem como seu teor de umidade e formação de vários hidrometeoros .

Não só auxilia ao estudo da camada da atmosfera mais próxima do solo (primeiros 2 metros), como também existe a preocupação em encontrar métodos que alterem alguns processos físicos a fim de combater condições desfavoráveis do tempo como geadas, secas, ventos fortes e outras.

O principal objetivo é melhorar a produção agrícola pela previsão mais precisa e pelo controle do meio atmosférico. A previsão pode variar desde as estimativas dos rendimentos das culturas e a sua qualidade, por um lado, até a estimativa da produção pecuária e os azares climáticos, por outro, passando pelo controle das enchentes e a regulação da temperatura dos estábulos e de outras instalações para animais. No sentido estrito, a Agrometeorologia pode ser definida como o estudo dos processos físicos na atmosfera, que produzem o tempo bem como suas relações com a produção agrícola. É uma ciência horizontal, a qual aplica a física do ar atmosférico e do solo à agricultura. De fato, muitos investigadores neste campo acreditam que as investigações sobre o microclima das plantas e animais, assim como as estatísticas dos elementos do tempo, são propriamente assuntos da meteorologia agrícola. Entretanto, nós enfatizamos o estudo das respostas dos organismos vivos ao meio atmosférico, porque esta é a ligação entre a meteorologia e a agricultura, e é o aspecto fundamental do assunto.

Os organismos vivos estudados na meteorologia agrícola são restritos as plantas cultivadas, ao gado e as aves domésticas, aos insetos e ao microorganismo de importância econômica. Nesse caso, o objeto de estudo da meteorologia agrícola é relacionado, principalmente, com as relações quantitativas entre o meio atmosférico e as respostas biológicas das espécies vegetais cultivadas e animais domésticos.

Outra importante tarefa da Agrometeorologia é estudar o solo, considerando a aeração, regime térmico, balanço de umidade da camada mais superficial em relação a sua composição,

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clima local e sua influência na formação do solo, e outros fatores. Uma interação com as medidas agronômicas inclui a retenção de neve, uso de cobertura morta, uso de máquinas agrícolas para lavrar a solo, irrigação e outras. Outros assuntos relacionados com a Agrometeorologia são: desenvolvimento de zoneamento agrícola; exploração e uso racional do solo, incluindo solos desnudos e plantados em regiões montanhosas e planas. A Agrometeorologia não deve ser confundida com a Meteorologia Geral que estuda a atmosfera como um todo, sendo uma das suas maiores tarefas, a previsão do tempo.

Existem diversas aplicações das técnicas meteorológicas às operações de campo. Alguns exemplos importantes:

1. A previsão e proteção contra geadas; 2. Os avisos contra fogo nas florestas; 3. Planejamento da irrigação; 4. Os calendários de plantio e colheitas; 5. A seleção de lugares para as culturas; 6. Controle de insetos; 7. Controle de doenças; 8. Modificações microclimáticas, como a utilização da prática de quebra-ventos.

Grande número de experimentos tem sido feitos no campo aberto, numa tentativa de melhorar a produção agrícola. Entretanto, esses experimentos são complicados devido a vários fatores do ambiente físico. Novas teorias metodológicas e instrumentos necessitam ser desenvolvidos, para sobrepujar as limitações da pesquisa no campo natural. 1.2 Importância do tempo e do clima para produção agrícola

A agricultura é o manejo dos recursos naturais visando a produção das plantas para satisfazer as necessidades do homem. A produção das plantas pode ser usada diretamente para alimentação como no caso de frutas e hortaliças, ou pode ser convertida através dos animais em produtos como ovos, leite, carne, etc. ou usada para propósitos industriais como a juta.

A agricultura é dependente da interação de todos os atributos dos recursos da terra com os atributos do homem. Os vários campos das ciências aplicadas que tem sido desenvolvidos pelo homem para estudar as várias limitações impostas pelos recursos figuram na Tabela I.

A maioria dos problemas agrícolas requer os conhecimentos de mais de uma ciência para obtenção da melhor resposta agrícola, e equipes de trabalho são necessárias para a ciência agronômica. Como o crescimento das plantas é o centro de objetividade de agricultura, é o agrônomo que comumente age como integrador dos vários cientistas.

Tabela 1. Recursos da Terra e os atributos do homem Recursos da Terra Ciências aplicadas ao seu manejo na agricultura

Clima Agrometeorologia, agroclimatologia Topografia Conservação do solo Solo Fertilidade do solo, física do solo Vegetação Agronomia (incluindo silvicultura) fitopatologia Animais Entomologia, zootecnia Água Hidrologia – irrigação, drenagem RECURSOS HUMANOS

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Mão de obra Sociologia Capital Economia Tecnologia Engenharia

Os recursos naturais não são ilimitados. Anos atrás, sob condições de população escassa e exploração industrial mínima, parecia que a Terra poderia ser o provedor inesgotável dos recursos naturais. Entretanto, a população cresceu e a industrialização se expandiu, e cada vez mais, nós estamos preocupados com as limitações da Terra. As florestas são destruídas, os solos erosionados, os depósitos minerais exauridos e o ar e a água se tornam cada vez mais poluídos, e caso não sejam tomadas providências eles se tornarão um ambiente impróprio à vida.

Se a produção mundial, em crescimento, deve ser alimentada em níveis mínimos aceitáveis, a produção mundial de alimentos precisa ser aumentada, as perdas agrícolas e pastoris minimizadas, e a eficiência da produção agrícola melhorada.

Não se pode mais aceitar , hoje em dia, que o homem explore os recursos naturais de uma área ou região (solo, água, ar) e após mude-se para outra região para novos assaltos ao ambiente. A empresa agrícola moderna não mais realiza esta prática; entretanto, os métodos presentes de exploração agrícola estão começando a prejudicar o ambiente, o solo, a água, o ar, de outras maneiras.

Para melhorar esta tecnologia moderna, que não pode ser abandonada, precisamos conhecer cada vez melhor o ambiente que usamos (solo, clima, água).

As plantas dependem, para o seu crescimento e desenvolvimento, da sua constituição genética e das condições ambientais do solo e do clima. Como um fator ecológico na agricultura, o solo tem sido mais bem estudado e é melhor compreendido do que o clima. Em geral, os agricultores conhecem mais sobre o manejo do solo do que como explorar corretamente os recursos climáticos. Uma razão para o lento progresso da meteorologia agrícola é o pensamento generalizado de que o conhecimento das relações entre o clima e as plantas são de pouco valor prático. Embora o homem não seja ainda capaz de mudar o tempo e o clima, exceto em escala muito reduzida, ele é capaz de ajustar as práticas agrícolas ao clima.

A climatologia pode contribuir para solucionar o problema de escolha dos lugares para uma dada cultura ou de uma dada cultura para um lugar. Embora a localização de muitas regiões agrícolas, e por exemplo o trigo no Planalto Gaúcho ou a região arrozeira no litoral do Rio Grande do Sul, tenha sido selecionada pelos agricultores muito antes do desenvolvimento da moderna ciência da climatologia, a falta de um conhecimento detalhado das relações das plantas com o clima tem prejudicado o planejamento inteligente do uso da terra em uma escala maior. Até que a interação do complexo climático com o processo físiológico da cultura seja entendido, a produção desta cultura, adequada para condições climáticas locais, permanece no empirismo. A prática comum de definir as chamadas analogias climáticas, primeiramente em termos de médias mensais de temperatura e precipitação, tem provado ser inadequada como guia para a introdução de plantas ou o planejamento do uso da terra. A radiação solar, a evapotranspiração, a amplitude diária de temperatura, o balanço hídrico e outras variáveis meteorológicas precisam ser completamente analisadas antes de estabelecermos um planejamento para obter o máximo retorno econômico em função de determinado regime climático.

Desse modo, a agricultura torna-se dependente dos seguintes fatores do meio vegetal, terrestre e atmosférico.

Climáticos Radiação Comprimento de onda

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Intensidade Fotoperíodo e outros ciclos Temperatura do ar

Temperatura do solo Vapor de água Quantidade Evaporação e Transpiração Nuvens Precipitação Quantidade Freqüência Umidade do solo Vento Freqüência Velocidade Direção Edáficos Solo Propriedades químicas Geográficos Gravidade Latitude Longitude Altitude

Topográficos e outros

Cada local na superfície da Terra possui sua combinação particular de recursos naturais. Como as plantas são imóveis, a prática da agricultura, em dada propriedade agrícola, depende do manejo do conjunto dos recursos naturais da propriedade. Isto envolve a integração de todos os recursos para obtenção dos máximos rendimentos.

A distribuição atual das plantas cultivadas não é tão ligada com as condições de solo e clima como poderia ser esperado. Fatores bióticos e o homem em particular tiveram um papel muito importante nesta distribuição, e para atendê-la temos de conhecer a história econômica e social de uma determinada cultura.

Finalmente devemos chamar a atenção para a grande importância da Ecologia na Agricultura. Qualquer sistema agrícola que deva ser desenvolvido além da agricultura de subsistência deve colocar sua ênfase na Economia para obter-se máximos retornos dos investimentos em capital e mão-de-obra. 1.3 Crescimento e desenvolvimento de plantas cultivadas

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É necessário diferenciar “crescimento” de “desenvolvimento”. Crescimento se refere a um aumento em peso ou volume de um certo órgão de uma

planta como um todo, dentro do intervalo de tempo de uma certa fase ou de toda a vida da planta. Desenvolvimento é o aparecimento de uma fase ou de uma série de fases durante o

ciclo vital da planta. Por exemplo: o florescimento da planta é desenvolvimento, enquanto o alongamento de um ramo é crescimento.

No que se refere às mudanças na composição química e física da planta, o crescimento implica em mudanças quantitativas, mas não em profundas mudanças qualitativas. O desenvolvimento, por outro lado, indica o progresso de uma série de mudanças qualitativas, através de todos os estágios, até a morte.

Conclui-se que o crescimento pode ser medido pelo aumento de comprimento de um ramo ou aumento de peso, etc. Entretanto, o desenvolvimento é usualmente observado pela data de germinação, brotação, floração, frutificação, etc.

Em outras palavras, o estudo do desenvolvimento de uma planta, é morfológico e fenológico (fenologia é o estudo dos acontecimentos periódicos da vida), mas o crescimento é geralmente fisiológico e ecológico.

Os fisiologistas consideram o crescimento um fenômeno complexo, e de difícil definição, porque o crescimento compreende aspectos como: a reprodução, o aumento em dimensões, o ganho de peso, a multiplicação das células. Depende do órgão (da espécie do órgão), que se toma como medida de crescimento.

Na prática agrícola, o descanso invernal das plantas, a quebra de dormência das sementes e gemas, são problemas de desenvolvimento e não de crescimento. Uma vez que esses são problemas essenciais em agricultura, a investigação das relações entre o meio e o desenvolvimento, constituem importante trabalho de pesquisa.

Exemplo de fases visíveis e invisíveis: a maioria das fases e sub-fases de uma planta são reconhecíveis morfologicamente, mas algumas não são aptas de serem vistas à olho nú. Entre as visíveis temos a emergência, o empendoamento do milho a floração das ervilhas, etc. Entre as que não podem ser vistas podemos citar o estágio formativo do milho, o estágio de rápido crescimento da ervilha e a maturação da ervilha. Destas, algumas podem ser medidas com instrumentos, como por exemplo, a maturação da ervilha pode ser medida com o tenderômetro, enquanto que o estágio formativo do milho deve ser medido indiretamente pela contagem do número de folhas e altura das plantas.

Ao examinar-se a curva de crescimento de um vegetal, observa-se um período inicial de crescimento lento, seguido de um rápido aumento de tamanho, culminando, finalmente, com uma parada no processo (Figura 1).

O crescimento inicial lento ocorre porque a planta depende das reservas da semente para a produção de seus órgãos. Em seguida, após o desenvolvimento do sistema radicular e a emergência das folhas, os processo anabólicos dependentes da fotossíntese se intensificam e resultam num crescimento rápido e eficiente. Por último, ao atingir o tamanho definitivo, a planta inicia a fase de senescência, que se reflete inicialmente na paralisação da produção de matéria orgânica.

Essa curva de crescimento representa, para plantas anuais, todo o ciclo de vida. Para plantas perenes, ela representa o crescimento durante uma época do ano (em regiões temperadas, a primavera e o início do verão).

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Figura 1. Representação gráfica do crescimento de um vegetal.

1.4 Ecossistemas e cadeia nutritiva

As plantas, animais e outros organismos não vivem só na natureza. Constituem comunidades bióticas.

A comunidade biótica é uma unidade funcional mantida unida por uma interdependência entre seus membros. A dinâmica total da comunidade ecológica, formada pelo habitat (condições físicas) e pelos organismos que ocupam, denomina-se ECOSSISTEMA ou sistema ecológico. No ecossistema os organismos e o habitat estão interrelacionados.

O ecossistema tem dois componentes:

1. Componente abiótico – como componente abiótico tem-se os processos físico-químicos do meio, por exemplo, fatores climático (luz, temperatura, pluviosidade, ventos, etc) e fatores edáficos (solo, pH, nutrientes, capacidade de retenção de água, etc) e quantidade de alimento disponível.

2. Componente biótico – é aquele em que há a participação de organismos vivos, ou seja, o predatismo e o parasitismo. O tamanho de uma população pode variar dependendo da quantidade de predador e parasita encontrados nessa população.

Desse modo, todo ecossistema consta de quatro elementos principais: a) substâncias abióticas; b) produtores de alimento; c) consumidores; d) desintegradores dos compostos complexos de protoplasmas mortos e que produzem

substâncias simples para os produtores. Exemplos de ecossistemas: lagos, bosques tropicais chuvosos, uma cultura de milho,

etc.

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O homem pode interferir no funcionamento dos ecossistemas e conduzi-los à um futuro magnífico ou a completa destruição. Por exemplo, o superpastoreio de campos de pastagens pode destruí-los. É uma forma de má exploração dos recursos naturais que destrói o equilíbrio do ecossistema natural. Prudentemente dirigidos, se pode obter a conservação e perpetuação de uma grande quantidade de recursos naturais.

Cadeia nutritiva Da energia luminosa absorvida pelas plantas verdes, somente uma pequena parte é

transformada em energia potencial, a maior parte é dispersada na forma de energia calorífica. Um animal recebe energia química potencial (alimento e converte grande parte dela em calor), para restabelecer outra pequena parte como energia química potencial de protoplasma novamente formado. A transferência, passo à passo, de energia de um organismo para outro, faz com que uma grande parte dela seja degradada na forma de calor.

Segundo o conceito do princípio da estabilidade, qualquer sistema natural fechado, com energia flutuante através dele, tende a mudar, até que se estabeleça um estado estável pela ação dos mecanismos autorreguladores. Neste princípios que se baseia o estudo dos problemas ecológicos das cadeias nutritivas e do conceito de produtividade.

Cadeia nutritiva é a transferência da energia nutritiva desde sua origem, nas plantas verdes, através da série de organismos que comem e são comidos repetidamente. Toda cadeia alimentar começa com o produtor e termina com o decompositor (bactérias, fungos e outros). Entre eles temos os consumidores que são classificados em primários secundários, etc, dependendo de quem se alimenta.

Por causa das perdas de energia, o número de etapas das cadeias nutritivas, é usualmente limitado a quatro ou cinco. Quanto mais curta a cadeia, mais eficiente ela é na formação de peso vivo ou biomassa.

Reconhece-se a existência de 3 classes de cadeias nutritivas: a) predadora: dos menores aos maiores animais; b) parasita: dos maiores aos menores organismos; c) saprófita: da matéria morta aos microorganismos.

Os organismos que obtém seus alimentos dos plantas mediante o mesmo número de etapas, pertencem ao mesmo nível trófico; os carnívoros que comem herbívoros ao 3º nível; os carnívoros secundários ao 4º nível.

As cadeias nutritivas nos são mais ou menos familiares, pois o homem ocupa uma importante posição no final de várias delas.

Referências Bibliográficas ARIZA, D. Ecologia objetiva. São Paulo: Nobel, 1985. 225p. SAMPAIO, E. S. Fisiologia Vegetal: teorias e experimentos. Ponta Grossa: Editora UEPG,

1998.190p. VITKEVICH, V. I. Agricultural Meteorology. Tradução: Israel Program for Scientific Translations.

Jerusalem: IPST Press, 1963. 312p.

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Unidade 3: Temperatura do ar e plantas cultivadas 3.1 Temperatura cardeal e Lei de Van’t Hoff

Temperaturas cardeais

Independentemente de quão favorável possam ser as condições de radiação solar, o crescimento da planta pára quando a temperatura cai abaixo de um certo valor mínimo ou excede um certo valor máximo.

Entre estes limites, existe um ótimo de temperatura no qual o crescimento se dá com maior rapidez. Estes três valores são conhecidos como temperaturas cardeais.

Parker (1946) mostrou que a complexidade fisiológica da planta impede a determinação precisa das temperaturas cardeais, porque diferentes processos exigem diferentes temperaturas.

Entretanto, os valores aproximados das temperaturas cardeais são conhecidas para a maioria das espécies vegetais.

Com culturas típicas de estação fria, como aveia, trigo, centeio e cevada, os pontos são todos comparativamente baixos: mínimo de 0º a 5º C; ótimo 25º a 31º C e máximo 31º a 37º C.

Para plantas de verão, como melão e sorgo, as temperaturas são muito maiores: mínima 15º a 18º C; ótimo 31º a 37º C e máxima 44º a 50º C.

As temperaturas cardeais também variam com o estágio de desenvolvimento. Certas plantas exigem um período de baixas temperaturas durante a germinação e nos estágios iniciais de plântula, para o crescimento ótimo. Muitas plantas bianuais devem receber tratamento frio no fim do primeiro ano de crescimento para poder induzir-se a formação de gemas florais e a subsequente floração durante o segundo ano. Aparentemente, algumas substâncias destruídas por altas temperaturas se acumulam durante o período frio atrapalhando o ciclo reprodutivo.

Lei de Van’t Hoff

Alguns investigadores acreditam que entre o mínimo e o ótimo de temperatura, a

formação de matéria seca segue a lei de Van’t Hoff. Isto é, para cada 10 º C de aumento da temperatura, a razão de produção de matéria seca dobra, aproximadamente. 3.2 Temperatura do ar requerida durante o período vegetativo-reprodutivo

Como o desenvolvimento da cultura é muito afetado pela temperatura, a tabela abaixo mostra algumas informações relacionadas com valores de temperatura.

Espécie vegetal Temperatura ótima Fotoperiodismo TM Tm

algodão entre 18 e 30º C sensível (adaptada a dias curtos) 40º C 14º C amendoim entre 22 e28º C Não sensível 33º C 18º C arroz Entre 22 e 30º C sensível 30º C 12º C batata Entre 18 e 22º C Não sensível 30º C 15º C cana de açúcar Entre 22 e 30º C sensível 30º C 20º C

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Continuação..... ...... ...... .... .... feijão Entre 15 e 20º C -- 27º C 10º C milho Entre 15 e 20º C -- 25º C 14º C soja Entre 18 e 35º C sensível 35º C 10º C Fonte: Klaus Reichardt – A água em sistemas agrícolas (1987) 3.3 Fotossíntese em relação à temperatura

As plantas são seres autótrofos. Graças à presença de clorofila em suas folhas, elas são capazes de captar energia luminosa do sol e utilizá-la na síntese de moléculas orgânicas, que lhes servirão de alimento. Esse processo é chamado de fotossíntese. Considerada a fonte primária de energia, a fotossíntese é o processo pelo qual as plantas sintetizam, na presença de luz, compostos orgânicos a partir de matéria inorgânica. Essencial para a manutenção de todas as formas de vida, a fotossíntese produz compostos que possuem mais energia do que as matérias primas que utiliza. Assim, graças à energia solar, os compostos pobres em energia, como o gás carbônico e a água, são convertidos em compostos energéticos e oxigênio. Nos cloroplastos ocorre a reação da mais fundamental importância para a vida das plantas e, indiretamente, para a vida dos animais, que é a fotossíntese. Os cloroplastos são geralmente discoidais, sua cor é verde devido à presença de clorofila.

A fotossíntese é dividida em duas fases: clara e escura. A fase clara, também chamada de fotoquímica, consiste na incidência da luz solar sob a clorofila A. A molécula de clorofila absorve energia luminosa.

A fase escura ocorre no estroma dos cloroplastos e é nesta fase que se forma a glicose, pela reação inicial entre o gás carbônico atmosférico e um conjunto de cinco carbonos.

Equação geral da fotossíntese:

A estrutura da folha, o teor de clorofila e a quantidade de produtos acumulados podem

influenciar o rendimento fotossintético, são considerados como fatores internos. Como fatores externos temos, a intensidade e a qualidade da luz, a concentração de CO2 e a temperatura, todos esses influenciam a atividade de fotossíntese.

Sob condições de concentração normal de CO2 e saturação da intensidade luminosa, a fotossíntese é afetada pela temperatura porque os processos químicos são limitados. Molga (1962) apresentou informações que mostram na Figura 1 a relação entre a fotossíntese da batata, do tomate e do pepino para diferentes temperatura das folhas. A taxa fotossintética aumenta com a temperatura alcançando um máximo entre 30º C e 37º C, e então diminui para temperaturas mais altas. Para muitas plantas de regiões temperadas e tropicais a temperatura ótima excede 25º C.

6CO2 + 12H2 O C6H12O6 + 6H2O + 6O2

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Embora a folha esteja completamente exposta à radiação solar, não apresenta eficiência na utilização dessa energia para a fotossíntese. Intensidade de radiação extremamente baixa, a eficiência pode alcançar 17 %; cai rapidamente para 8 % para a intensidade de 100 langleys/dia, e 3 % para 300 langleys/dia, como mostra a Figura 2.

A diminuição na eficiência da utilização da radiação solar com o aumento da intensidade luminosa é causada pela resistência à difusão do dióxido de carbono, através da folhas, pelo cloroplastos.

O menor índice fotossintético se verifica a 10º C, e a partir de 35º C as reações são paralisadas pela desnaturação das enzimas envolvidas. A partir do ponto de saturação luminosa, a intensidade de luz passa a limitar o processo (Figura 3A); na Figura 3B, tem-se a influência da

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temperatura sobre a taxa de fotossíntese de uma planta exposta a alta intensidade e a baixa intensidade luminosa.

Figura 3. Influência da intensidade luminosa e da temperatura na taxa fotossintética.

3.4 Estômatos

Os estômatos atuam como válvula regulando a principal passagem de água e CO2 entre a planta e a atmosfera. Em algumas plantas eles ocorrem nas superfícies superior e inferior das folhas, em outras, somente na inferior; encontram-se também nas partes não espessadas do caule, parte das flores e muitos frutos (banana, abacate, etc). Sua densidade varia de 50 a 500 por mm2 , atingindo, às vezes, até 1 300 por mm2 . A Figura 4 mostra o movimento dos estômatos. A parte das duas células-guardas voltada ao orifício, chamado ostíolo, tem as paredes mais grossas, portanto, menos elásticas que as da parte restante. Quando as células estão túrgidas, a diferente elasticidade das paredes produz deformações diferentes, abrindo o ostíolo. Quando as células perdem água, tornam-se flácidas e o ostíolo se fecha. Através dos estômatos passam gás carbônico, oxigênio, vapor d’água e, às vezes, gases poluentes existentes no ar.

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Figura 4. Estrutura da estômato. As plantas que vivem em ambiente seco e sob condições de alta intensidade de luz,

tendem a ter estômatos menores e em maior quantidade do que aquelas que vivem em ambientes de sombra e úmidos.

Alguns fatores afetam a abertura dos estômatos, tais como a intensidade luminosa, potencial de água na planta, concentração de CO2, idade da folha, doenças, etc.

A concentração de gás carbônico no ar é um fator importante a afetar a abertura estomatal. As plantas expostas ao ar, livre de CO2, abrem os estômatos mesmo no escuro. Por outro lado, o aumento do gás carbônico, além do teor normal existente no ar atmosférico, produz o fechamento dos estômatos, mesmo na presença da luz.

A abertura dos estômatos aumenta gradualmente com a temperatura até um ponto determinado (32 a 38º C). O efeito indireto da temperatura interferindo na concentração de vapor d’água pode afetar substancialmente a transpiração, ocasionando inclusive o fechamento dos estômatos por déficit hídrico. Schulze et al (1972) mostraram que baixos teores de umidade do ar podem causar fechamento dos estômatos independentemente do teor de água das folhas.

O efeito da temperatura na abertura dos estômatos também é balanceado pela concentração de gás carbônico. Altas temperaturas aumentam as taxas de respiração, levando a um aumento da concentração interna de CO2 e, talvez, esta seja a causa do fechamento dos estômatos em torno do meio dia.

Quando as plantas entram em desequilíbrio hídrico, isto é, perdem mais água do que absorvem (Figura 5), as células-guardas tornam-se menos túrgidas e a abertura estomática decresce

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até fechar-se completamente. Além disso, a umidade relativa do ar decresce em torno do meio-dia, podendo afetar significativamente o movimento dos estômatos, fechando-os.

3.5 Constante térmica

O conceito da relação entre temperatura e a taxa de desenvolvimento de uma planta é bem conhecido, pois certas fases de desenvolvimento são antecipadas com aumentos progressivos de temperatura, dentro de certos limites. Este fato originou a criação de métodos de cálculos de Unidades Térmicas de Desenvolvimento (UTD), baseados no somatório de temperatura acumulada durante o dia. Com elas pode-se determinar as exigências térmicas de uma cultura para atingir uma determinada fase, tornando possível a previsão da época em que ela será atingida. Além disso, permite prever, com razoável exatidão a maturação de plantas, adaptação às diversas zonas, como também determinação de épocas de semeadura, de maneira a fazer coincidir os períodos críticos com as melhores disponibilidades climáticas.

Reaumur, há uns 200 anos, chegou a seguinte conclusão: se desde o momento em que se verifica a germinação somarmos a temperatura média de cada dia até o momento da maturação, a soma total é sempre a mesma, para determinado cultivo, qualquer que tenha sido a situação determinada do cultivo e o ano considerado. O trabalho de Reaumur ficou conhecido como a constante de Reaumur de fenologia, pois foi precursor do conhecido sistema de unidades térmicas ou graus-dia, usado atualmente para a previsão do ciclo fenológico de vários vegetais. O conceito de graus-dia pressupõe a existência de uma temperatura base, abaixo da qual a planta não se desenvolve, e se o fizer é a uma taxa muito reduzida. A cada grau de temperatura, acima da temperatura base, corresponde um grau-dia. De acordo com esse autor, a cevada requer, desde a germinação até a maturação, uma soma de 1700º C aproximadamente, o trigo 2000º C e o milho 2500º C. A estas somas, fixas para cada vegetal, deu-se o nome de CONSTANTE TËRMICA.

O cálculo de graus-dia acumulado (GDA) pode ser feito utilizando-se o seguinte método:

)(1

B

n

ii TTGDA

(1)

sendo 2

mínmáxi

TTT

(2) em que Ti - temperatura média diária do ar (º C); Tmáx - temperatura máxima diária do ar (º C); Tmín - temperatura mínima diária do ar (º C); Tb - temperatura base da cultura n - número de dias do período considerado.

Baseado neste princípio ficava explicada a diferente duração do ciclo vegetativo das culturas. Assim, por exemplo, o milho necessita de 2500º C. Se o cultivo se efetua numa localidade onde a temperatura média diária é de 31º C, a planta necessitará de 100 dias para

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alcançar a maturação; em troca, se a temperatura média da localidade for 21º C a planta necessitará de 167 dias para amadurecer.

A constante térmica se calcula também, para qualquer subperíodo (ou fase) dos vegetais. Por exemplo, para a amendoeira pode-se calcular a soma de temperatura que esta requer desde a floração até a brotação.

Se tomarmos como exemplo uma variedade de trigo, veremos que em algumas localidades, desde a germinação até a maturação, transcorrem 142 dias, em outras 155 dias , 117 dias, etc.

3.6 Fatores ambientais que fazem variar a constante térmica a) nível de fertilidade do solo

Altos teores de nitrogênio e, consequentemente um maior crescimento vegetativo atrasam a maturação, ao passo que altos teores de fósforo tendem a acelerar.

b) população de plantas

Uma baixa população de plantas fará amadurecer mais cedo que uma população mais densa, desde que ervas daninhas não mascarem a diferença.

c) tipo de solo

Os solos arenosos aquecem-se mais rapidamente do que os solos argilosos. Outras variáveis tais como nível de fertilidade e características de umidade estão associados com o tipo de solo. d) temperaturas do solo

Durante o aquecimento de primavera, a temperatura do solo atrasa-se apreciavelmente em relação à temperatura do ar. Portanto, unidades de calor acumuladas baseadas na temperatura do ar podem ser altas demais. A temperatura do solo pode ser usada até a emergência.

e) umidade

Solos pobremente drenados são frios e também causam maior número de problemas de nutrição. Seca durante o último período de vida da planta normalmente acelera a maturação.

A maturação será retardada se a umidade é escassa na época de semeadura ou durante o período inicial de crescimento, embora as unidades de calor sejam acumuladas.

3.7 Termoperiodismo

A variação anual, diária e aperiódica da temperatura do ar tem um claro efeito no desenvolvimento dos vegetais superiores.

Esta variação, num ciclo completo de um ano, um dia ou vários dias constitui um termoperíodo anual, diário ou aperiódico, respectivamente e se caracteriza por apresentar dois setores bem definidos: a termofase positiva e a termofase negativa.

A primeira termofase corresponde ao lapso mais quente e a segunda ao lapso mais frio do termoperíodo.

A reação das plantas ao termoperíodo denomina-se termoperiodismo. Distinguem-se três tipos de termoperiodismo: o anual, o diário e o aperiódico, segunde

se trate da resposta do vegetal à termoperiodicidade anual, diária ou aperiódica.

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A importância da periodicidade anual da temperatura se manifesta na distribuição geográfica das culturas. O êxito ou fracasso das introduções de espécies exóticas depende, em grande parte, da semelhança ou não entre as condições termoperiódicas anuais das regiões de origem e das regiões onde se pretenderá cultivá-las.

Burgos (1952) estabeleceu uma classificação das plantas, segundo a qual seu ciclo vital coincide ou não com a variação anual da temperatura.

Termocíclicas

Aquelas espécies que apresentam tecidos ativos à temperatura durante um ou mais períodos anuais de variação da temperatura. Exemplos: plantas perenes (ameixeiras) e plantas bianuais.

Paratermocíclicas

As espécies anuais com tecidos ativos à temperatura em uma parte das termofases positiva e negativa. Exemplo: cereais de inverno (trigo, cevada, etc).

Atermocíclicas

As espécies anuais com tecidos ativos à temperatura somente na termofase positiva do termoperiodismo anual. Exemplo: tomate, sorgo, milho, etc.

3.7.1 Termoperiodismo diário

Nas espécies termocíclicas a ação do termoperíodo diário deve considerar-se como de interferência com o termoperíodo anual. Não acontece o mesmo nas espécies paratermocíclicas e atermocíclicas, nas quais a termoperiodicidade diária tem uma ação importante na expressão do desenvolvimento.

Em espécies paratermocíclicas como cereais de inverno, interessa destacar a ação favorável da termofase negativa do termoperíodo diário, durante o estado juvenil para um normal espigamento. 3.7.2 Termoperíodo aperiódico

A advecção irregular de massas de ar quente ou frio determina uma variação aperiódica da temperatura do ar de notáveis conseqüências bioclimáticas.

Essa termoperiodicidade pode atuar por si só ou como sucede geralmente, interferindo no termoperíodo anual e diário.

A influência do termoperíodo aperiódico se encontra exemplificada na adaptação deficiente às condições climáticas de Buenos Aires da amendoeira e aveleira. Estas espécies exigem uma termofase anual negativa de pouca intensidade e duração, e apresentam além disso um baixo nível térmico de brotação. Em conseqüência, essas espécies de fruteiras raramente frutificam e se o fazem são de baixa produtividade.

A ocorrência de um certo número de dias com temperaturas anormalmente elevadas traz em consequência que o pessegueiro floresça prematuramente em plena época hibernal. Esta floração é seguramente prejudicada pelas baixas temperaturas dos dias subsequentes.

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3.8 Perfil da temperatura do ar acima do dossel Durante a noite, a temperatura do solo e das superfícies vegetadas cai rapidamente por

causa do resfriamento radiativo, de modo que a superfície fica mais fria do que em outro local acima da vegetação e do solo. Por conseguinte, desenvolve-se um inversão de temperatura, mostrando que a camada mais baixa da atmosfera é estável.

Perfil da temperatura medido dentro do dossel vegetativo é diferente daquele medido acima. Freqüentemente, durante o dia há uma temperatura máxima entre a metade e a porção superior do dossel. Essa temperatura máxima ocorre próximo do nível de área foliar máxima e é decorrente da radiação solar absorvida. Acima deste nível o perfil tem apresentação normal, temperatura diminuindo com a altura. Abaixo deste nível, há uma inversão de temperatura porque o dossel está mais quente do que o solo abaixo.

À noite, o perfil de temperatura no nível mais baixo do dossel está próximo de um isotermia, uma vez que o topo do dossel aprisiona a radiação de onda longa emitida pelo solo. O perfil de temperatura é invertido na parte superior porque a radiação de onda longa é transmitida para o espaço. Naturalmente que alguns perfis podem ser diferentes devido a vários fatores, como por exemplo a resistência estomatal que varia, fontes e sumidouros de calor sensível e calor latente que sofre mudanças consideráveis.

Um exemplo de perfil de temperatura é apresentado a seguir, medido numa cultivo de cacau. Quanto ao padrão médio da temperatura das folhas que compõem o terço médio superior e inferior da copa do cacaueiro este é apresentada na Figura (6), para dois dias com padrões diferenciados de nebulosidade. Através dela, se observa que, independentemente da nebulosidade, a temperatura do estrato superior foi superior a do estrato inferior do dossel onde os padrões horários de variação são menos acentuados. No entanto ao se examinar a temperatura média diária do ar em relação a temperaturas superior e inferior do dossel, se verifica que a temperaturas da camada superior e inferior do dossel, se mantiveram acima da temperatura média diária do ar. Sob condições de céu parcialmente nublado, a temperatura média das folhas do dossel superior mantiveram-se entorno de 30°C, durante grande parte do dia, em níveis superiores da temperatura média diária do ar que foi de 29°C. Quanto as temperaturas da camada inferior do dossel, estas se mantiveram em média entre 0° e 2°C acima da temperatura média diária observada. Com relação ao ocorrido no dia ensolarado, observou-se um concomitante aumento no perfil de variação das temperatura foliares nos dois estratos logo no inicio da manhã até que uma brusca queda da temperatura média do estrato superior foi observada em decorrência de período de nebulosidade.

Quanto as temperaturas médias do dossel inferior estas se mantiveram dentro de um padrão de variação quase constante entre 11:00 e 17:00 (»33°C) e apresentando um desvio positivo com relação a temperatura média diária de 32°C. (Fonte: Ricardo Augusto Calheiros de Miranda – X CBMet, 1998)

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Figura 6. Variação horária da temperatura do ar (Tar) e das temperaturas médias das camadas superior e inferior do dossel exposto à padrões diferenciados de nebulosidade (Fonte: Ricardo Augusto Calheiros de Miranda – X CBMet, 1998)

3.9 Vernalização

Em muitos países distinguem-se dois grandes grupos de trigo: os chamados hibernais e os primaveris. Os trigos hibernais são semeados no outono, passam o inverno no campo (daí o seu nome), continuam o seu desenvolvimento na primavera e são colhidos no verão.

Os trigos primaveris, por sua vez, são semeados na primavera e colhidos no verão ou outono. É um fato bem conhecido que, quando um trigo do tipo hibernal é semeado na primavera, espiga muito tardiamente e fornece em conseqüência um baixo rendimento. O mau comportamento dos trigos hibernais quando semeados na primavera se deve, principalmente, a que requerem durante seu estado jovem, um certo número de dias com baixas temperaturas (-2º a 10º C); esse frio é conseguido quando os trigos hibernais são semeados no outono e não quando semeados na primavera. Lysenko (1925), pesquisador russo, demonstrou que o frio requerido por uma variedade durante a sua fase inicial pode ser fornecido à semente, antes da semeadura. Para tal preconiza o seguinte método de trabalho:

1. Umedecer a semente com quantidade estritamente necessária de água (uns 55 litros para

cada 100 kg de sementes) para dar início à germinação. Como costuma apresentar certos inconvenientes ao utilizar uma quantidade média de água, Mckinney e Sando (1933)

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sugerem empapar as sementes com excesso de água dentro de um recipiente, durante aproximadamente 18 horas. Transcorrido este período extrai-se todo o excesso de água.

2. Deixam-se as sementes umedecidas em um ambiente relativamente morno (10º a 15º C)

até que se observa que os embriões estão saindo das sementes. 3. Chegado este momento, as sementes devem ser mantidas em um ambiente escuro e frio

(4º a 5º C) durante um certo número de dias que depende, principalmente, da variedade, porém, em geral oscila entre 20 e 25 dias para os trigos hibernais típicos.

Desde que, por meio deste tratamento, os trigos hibernais podem ser semeados se

dificuldade na época que corresponde aos trigos primaveris, Lysenko deu o nome russo de “IAROVIZAÇÃO”, que traduzido corresponde à vernalização, palavra derivada de vernal que significa pertencente à primavera.

O tratamento sugerido por Lysenko para o trigo pode ser aplicado, com certas variantes, a outros cereais hibernais, tais como a aveia, centeio, etc.

A vernalização constitui definitivamente um processo de acumulação de baixas temperaturas por parte da planta, desde o estágio de semente germinada até o momento da formação do talo.

Foi demonstrado que o efeito da vernalização pode ser destruído pela ação de altas temperaturas (20º C ou mais) durante vários dias posteriormente ao tratamento. Isto significa que o processo é reversível. Com efeito, em plantas de aveia, demonstrou-se que temperatura de 20 a 25º C inibem parcialmente, a ação das baixas temperaturas de vernalização do dia anterior e que este efeito aumenta com a duração do período submetido a temperaturas elevadas.

Outra vantagem agronômica que se consegue, realizando a vernalização, é a utilização de áreas geográficas inadequadas para uma cultura por falta total ou parcial de frio hibernal.

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Unidade 4: Temperatura do solo 4.1 Importância da temperatura do solo para as culturas Ao estudar alguns fenômenos que ocorrem no solo e que estão ligados a sua fertilidade, tais como composição, atividade da flora microbiana, atividade de íons que tomam parte numa reação de troca, energia livre de água no solo, decomposição da matéria orgânica, germinação de sementes, e outros, verificou-se que eles dependem muito da temperatura. Como exemplo, podemos citar que baixas temperaturas do solo fazem com que a viscosidade da água diminua, diminuindo a velocidade de absorção pelas raízes; por outro lado, altas temperaturas condicionam uma maior perda de água dos poros do solo. Temperaturas do solo extremamente elevadas tem efeito prejudicial sobre as raízes e podem causar lesões destrutivas nos caules. Por outro lado, as temperaturas baixas impedem a absorção de nutrientes minerais.

Devido a estes fatos, o conhecimento do comportamento da temperatura no perfil do solo é um aspecto importante em uma agricultura bem orientada e artifícios como irrigação e coberturas mortas tem sido utilizados para seu melhor controle.

Sabemos que ao atingir a superfície da Terra, parte da radiação solar é refletida e parte interage com a superfície do solo, transformando-se em energia térmica. A quantidade de energia absorvida pelo solo depende da duração da radiação solar, da inclinação da superfície receptora e das características físicas do solo, tais como: difusividade, condutividade térmica e capacidade térmica.

A temperatura do solo responde mais aos efeitos locais, à radiação solar, à topografia e outros efeitos semelhantes, podendo diferir muito da temperatura do ar. Muitas localidades nas áreas polares e em algumas montanhas ficariam certamente sem vegetação se não fosse o fato da temperatura do solo ser muito mais alta do que a do ar, especialmente durante o período de sol. A temperatura do solo é mais responsável do que a do ar, pelo contraste entre as diferentes encostas e exposições que ocorrem nas montanhas.

O significado ecológico da temperatura do solo é obviamente importante para aqueles que trabalham na agricultura. Temperatura do solo desfavorável durante a estação de crescimento pode retardar as colheitas. Os horticultores valorizam muito um solo que se aquece rapidamente na primavera. Muito esforço tem sido feito pelos agricultores para modificar a temperatura do solo.

4.2 Características térmicas dos diferentes tipos de solo a) Calor específico (c)

É a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de solo de 1º C. O calor específico de todos os solos minerais varia, em média, de 0,18 a 2,0 cal/g. ºC. o solo humoso tem calor específico aproximadamente igual a 0,45 cal/g. ºC.

b) Capacidade térmica ou capacidade volumétrica de calor (Cv)

Capacidade de calor de uma substância ou do solo é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 cm3 de solo de 1 ºC. A capacidade térmica de um solo varia de acordo com seu conteúdo de umidade. Solos orgânicos secos tem

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capacidade térmica mais baixa do que os solos minerais, devido a baixa densidade dos primeiros. No campo, solos orgânicos e de textura fina, devido a sua alta capacidade de retenção de água, tem maior capacidade térmica do que solos com textura mais grossa. A capacidade térmica da maioria dos solos varia de 0,3 a 0,6 cal/cm3.ºC.

c) Condutividade térmica (k)

Indica a taxa de transferência de calor. Fisicamente representa a taxa em que o calor flui, através de uma área unitária de determinada substância, quando existe um gradiente de 1º C/cm. Unidade de medida cal/cm.seg.ºC.

Pode-se dizer também que é a quantidade de calor que flui por unidade de tempo através de uma seção transversal de 1 cm2, responsável por um gradiente de temperatura de 1 ºC.

A condutividade térmica depende sobretudo da porosidade, conteúdo de umidade e matéria orgânica do solo. Para um determinado conteúdo de umidade, a condutividade térmica decresce dos solos pesados para os mais leves, conforme a porosidade aumenta. Em termos de tensão de umidade do solo, a condutividade é praticamente idêntica para solos com texturas diferentes (a espessura da película de água que envolve as partículas de solo é praticamente idêntica). A matéria orgânica não transfere o calor tão rapidamente quanto um solo mineral. Exemplos: solo arenoso seco k = 0,00046 cal/cm.seg.ºC; solo fino humoso k = 0,00027 cal/cm.seg.ºC.

d) Difusibilidade térmica (K)

Indica a penetração de calor no solo e pode ser definida como sendo o quociente entre a condutividade térmica (k) e a capacidade térmica (Cv), ou seja, D = k/Cv.

É a mudança, em graus Celsius que ocorre em um segundo, quando o gradiente de temperatura aumenta 1 ºC/cm3. A difusividade térmica do solo aumenta com o aumento da umidade atingindo um máximo, depois então decresce. Uma pequena quantidade de água no solo, entre as partículas, reduz o efeito isolante do espaço poroso cheio de ar (aumenta o valor de K), mas um aumento muito grande no conteúdo de água resulta num aumento acentuado da capacidade térmica, diminuindo o aumento da temperatura produzido por uma determinada quantidade de calor, uma vez que a capacidade térmica da água, que é alta, substitui a do ar que é quase negligenciável.

A matéria orgânica diminui a difusividade, devido ao aumento da porosidade, enquanto que a compactação do solo a aumenta, porque diminui a porosidade. A difusividade térmica dos solos está entre 10-2 e 10-3 cm-2.seg-1.

4.3 Condução de calor no solo A transmissão de calor pode ser definida como sendo a transmissão de energia de uma região para outra, devido a uma diferença de temperatura entre elas. No solo a transmissão de calor se realiza, na maior parte , por condução e uma pequena parte por convecção, através de moléculas de vapor d’água e ar que ocupam os espaços porosos do solo. Por outro lado, a perda de energia do solo para a atmosfera dá-se por radiação. O conhecimento do transporte de energia no solo é importante dentro do caráter de estímulo às reações bioquímicas da germinação de sementes, decomposição de matéria orgânica, respiração e crescimento do sistema radicular de uma planta qualquer, enfim, de toda a estrutura orgânica da fauna e flora do solo, como também na energia livre da água no solo, troca de íons nos minerais, etc.

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A energia alcança a superfície do solo na forma de ondas eletromagnéticas e dependendo das características da superfície elas podem ser mais ou menos absorvida. Em virtude disso, durante o dia o fluxo de energia tem sentido descendente, caminhando da superfície em direção às maiores profundidades, pois a superfície está recebendo energia desde o nascer até o pôr do sol, se aquecendo e cedendo calor para as camadas inferiores. Durante a noite este sentido se inverte, uma vez que a superfície em contato com o ar atmosférico é resfriada rapidamente e as camadas inferiores começam a ceder calor para a superfície. Convencionalmente, a energia que vai em direção à superfície é positiva e a que deixa a superfície é negativa.

4.4 Fluxo de calor no solo Uma certa quantidade de calor no solo é requerida por todas as plantas, por exemplo, para haver germinação de sementes de trigo e cevada, a temperatura mínima varia de 0 a 5º C e a máxima de 31 a 37º C, e de melão de 15 a 18 e 44 a 50º C, respectivamente. As temperaturas do solo ótimas para germinação do trigo variam de 25 a 31º C e para o melão de 31 a 37º C. O desenvolvimento radicular sofre considerável influência da temperatura do solo; para culturas de inverno, um bom desenvolvimento ocorre de 6 a 10º C. Decréscimos graduais na temperatura do ar e do solo facilitam a sintetização do açúcar e o desenvolvimento de resistência ao frio e até a seca. Decréscimos repentinos a menos de 0º C baixam as resistências.

A condução de calor se processa sempre no sentido contrário ao do gradiente de temperatura e é proporcional ao valor desse gradiente. Considerando-se um volume de controle de um meio homogêneo, limitado por arestas infinitesimais x, y, z orientadas segundo as direções dos eixos cartesianos. Se todo o meio está sendo aquecido uniformemente na sua face superior, então, a temperatura, a uma determinada profundidade, é a mesma em qualquer ponto. Logo, as componentes horizontais do gradiente de temperatura é nula,

0

j

yTi

xT

1

Assim, o transporte de calor (Q) se efetua de cima para baixo e depende apenas da componente vertical do gradiente de temperatura, logo,

kdzdTk

zT

2

Como o fluxo vertical (Fz) de calor é proporcional ao gradiente vertical de temperatura e

ocorre no sentido inverso, tem-se, em módulo:

yxdzdTk

dtdQF zz

3

onde kz (cal.cm-2.s-1.K-1) é a constante de proporcionalidade, chamada de coeficiente de difusão de calor ou condutividade calorífica do meio em questão.

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A Figura 1 mostra a interferência da temperatura do solo sobre a fotossíntese líquida e sobre a transpiração. Nota-se a sensibilidade da cultura do milho a temperaturas baixas próximas a 0º C. O crescimento das plantas, a fotossíntese, a absorção de água, o metabolismo das raízes, o suprimento de O2, a nutrição mineral e a morfologia das raízes são variáveis afetadas pela temperatura do solo (Nielsen & Hunfries, 1966)

Figura 1. Efeito de temperatura do solo sobre a fotossíntese líquida e transpiração de uma cultura de milho (Anderson & Macnaughton, 1973)

A temperatura do solo é continuamente alterada e os principais fatores atuantes estão relacionados ao ciclo de radiação, que produz flutuações diárias significativas nos primeiros 30 cm abaixo da superfície do solo nú; sob irrigação, a temperatura do solo aumenta mais rapidamente em solos de textura grosseira que nos de textura fina (Fig. 2), decrescendo a curva de evaporação proporcionalmente com o acréscimo da temperatura no solo; logo, quantidades significativas de energia são convertidas em calor latente de vaporização (Klar, 1974). Figura 2. Variação diária da temperatura de dois tipos de solo, com e sem irrigação numa cultura de cebola,

em condições de campo (Klar, 1974). 4.5 Inclinação e exposição de encostas A exposição de uma encosta é de pequena importância nas baixas latitudes, mas é importante fora dos trópicos. Nas médias e altas latitudes, no Hemisfério Sul, as encostas

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norte recebem mais raios solares por unidade de área do que as que ficam expostas para o sul. Para avaliar os raios solares pelas encostas devemos primeiramente separar a radiação direta e a radiação difusa. Raios solares diretos são função da exposição e da inclinação e a radiação difusa, sendo essencialmente uniforme em todos os azimutes, é dependente apenas da inclinação. Uma encosta com 100 de inclinação, exposta ao sul recebe igualmente tanta radiação difusa como uma encosta com 100 de inclinação, exposta ao norte. Quanto maior a proporção da radiação difusa em relação à radiação total, menor é a diferença de energia pelas várias exposições de uma encosta. Em um dia totalmente nublado, quando não há radiação solar direta, o efeito da exposição é minimizado. Em geral, a proporção da radiação difusa com relação a radiação total é elevada nas regiões polares devido a elevada nebulosidade e a baixa altitude do sol; semelhantemente esta proporção é mais elevada no inverno do que no verão. Portanto, a exposição nas médias latitudes é fator mais importante do que nas regiões polares e, mais ainda no verão do que no inverno.

Na ausência de nuvens a encosta sudoeste é normalmente mais quente do que a encosta sudeste. Isto porque os raios solares diretos incidem sobre a encosta sudeste depois de prolongado resfriamento noturno e, além disso, a evaporação do orvalho pela manhã requer energia.

As maiores diferenças de temperatura entre as encostas norte e sul ocorrem durante a primavera e verão. Na primavera, as

encostas norte esquentam rapidamente enquanto que as encostas sul permanecem frias e úmidas.

A diferença nas temperaturas mínimas entre as exposições sul e norte é menor do que

a diferença entre suas temperaturas máximas. A amplitude da temperatura diurna é consequentemente maior nas encostas norte. Além do mais, a temperatura máxima na exposição sul freqüentemente demora mais a ocorrer do que na encosta norte.

No inverno, a diferença de temperatura entre as encostas sul e norte é menor. Com o

avanço da estação, o maior aquecimento da encosta norte é feito gradualmente. As culturas e a vegetação iniciam mais cedo o seu crescimento nas exposições norte do que nas exposições sul. Paradoxalmente, para algumas frutíferas a demora na floração e a conseqüente redução do perigo de geada é uma vantagem na encosta sul, relativamente fria. A declividade da encosta determina a quantidade de calor recebida por unidade de área.

As diferenças de temperatura entre as exposições é geralmente acentuada pela

declividade. Fora dos trópicos, no Hemisfério Sul, uma encosta suave, com inclinação norte, é mais quente do que uma área plana.

Uma declividade de 50 na exposição norte pode receber a mesma quantidade de radiação solar que um área plana a 450 km mais ao norte. Por outro lado, áreas com 10

de declividade sul podem receber menor radiação do que uma área plana a 100 km ao sul. A encosta mais quente é a estiver mais perpendicular aos raios solares. 4.6 Efeito do uso de diferentes coberturas na temperatura do solo

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Já em 1914, Lehenbauer trabalhando com sementes de milho, em condições de laboratório, verificou que o crescimento aumentou linearmente com a temperatura do solo entre 100C e 300C; foi ótimo entre 300C e 31,70C; decresceu linearmente entre 32,20C e 43,90C; e foi paralisado abaixo de 100C e acima de 43,90C. Weaver, 1926, verificou que para a maioria das plantas cultivadas, temperaturas do solo inferiores a 4,40C são prejudiciais, provocando paralisação em seu crescimento. A partir daí, cada vez mais foi sendo provado que as condições térmicas que envolvem um vegetal são essenciais ao seu desenvolvimento e que, um controle total do microclima, em condições de campo, é praticamente impossível. Muitos esforços tem sido realizados no sentido de variar a temperatura do solo, com o propósito de criar um “habitat” favorável as plantas. Por isso, vários tipos de coberturas mortas (mulching) tem sido utilizadas para aumentar, diminuir ou ainda para estabilizar a temperatura do solo. A cobertura morta do solo é uma técnica utilizada pelos agricultores há muitos anos, com a finalidade de defender os cultivos e o solo da ação do agentes atmosféricos, os quais, entre outros efeitos, provocam a compactação do terreno, diminuem a quantidade dos frutos, esfriam a terra e causam a lixiviação dos elementos fertilizantes, tão necessários para o desenvolvimento das plantas. Para diminuir estes efeitos, os agricultores colocavam sobre a superfície do terreno uma camada protetora formada por materiais de origem vegetal, como palha, serragem, folhas de árvores, etc. Quando havia disponibilidade também era usada areia. Esta camada de material atuava como barreira, isolando o solo do meio ambiente. De acordo com as características desses materiais, era possível obter outras vantagens, como a opacidade à luz que impedia, por falta de fotossíntese, o desenvolvimento das ervas daninhas, e a absorção e armazenagem de calor para o período noturno, constituindo-se um meio de defesa das plantas contra baixas temperaturas, influindo consideravelmente no aumento da produção e maior precocidade na colheita dos frutos.

Há alguns anos foram feitos ensaios com diversos materiais, como papel parafinado, lâmina de alumínio, etc, porém seu uso não se comprovou, tanto pelo alto custo como pela dificuldade de aplicação.

A cobertura morta do solo passou a ser utilizada em grande escala com o surgimento dos filmes plásticos, devido ao seu baixo custo, praticamente de aplicação e sobretudo pelas evidentes vantagens que trazem aos cultivos. Esta técnica é hoje consagrada em quase todos os países, na maior parte dos cultivos, nas mais sofisticadas lavouras e nas terras dos mais modestos agricultores.

A cobertura morta de solo com filmes plásticos tem significantes vantagens sobre os métodos comuns. As principais influências são:

Umidade do solo; Temperatura do terreno; Estrutura do solo; Fertilidade da terra; Ervas daninhas; Proteção dos frutos; Época de colheita; Produção dos cultivos; Qualidade dos frutos.

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4.7 Temperatura do solo e as diferentes fases do ciclo vegetativo das culturas 4.7.1 Germinação e emergência Algumas espécies germinam assim que as condições externas como temperatura, umidade, concentração de oxigênio sejam favoráveis. Temperaturas frias entre 00 C e 100 C, durante algumas semanas ou meses tem também efeito na quebra de dormência (macieira, pereira, pessegueiro). Sachs determinou três pontos principais de atividade vital, que são:

Uma temperatura mínima abaixo da qual não há atividade; Uma temperatura ótima onde ocorre o máximo de atividade; Uma temperatura máxima acima da qual a atividade pode ser nula.

Embora, em geral, os processos metabólicos dupliquem sua velocidade com o aumento de 100 C de temperatura, o desenvolvimento expresso como germinação ou elongação da haste mostra freqüentemente, dentro de certos limites, uma resposta linear entre a temperatura mínima e ótima.

Uma unidade de calor (S) expressa em graus dias é suposta ser uma constante para um estágio particular do desenvolvimento e pode ser calculada multiplicando-se a temperatura ambiental (T) menos a temperatura mínima (Tmín), em graus centígrados, pelo período de emergência (t), em dias. Assim,

S = (T – Tmín) . t 4

A relação entre T e o valor recíproco de t daria uma relação linear, na qual valores desconhecidos de S e Tmín podem ser calculados de acordo com a seguinte expressão:

T = ( S / T ) + Tmín 5

Estes dois métodos de cálculo podem dar uma unidade de calor diferente quando a temperatura média diária é menor do que a Tmín.

A unidade de calor para a germinação depende muito da profundidade na qual se mede a temperatura do solo, que varia amplamente na camada de 10 cm de profundidade do solo. Nessa camada, a variação do conteúdo de umidade é grande devido a evaporação e a precipitação, mas as medidas da umidade do solo, nessa profundidade, são extremamente difíceis.

Desde que a germinação depende também amplamente das condições disponíveis de umidade que cercam a semente, isto poderia influir na unidade de calor sob condições de excesso de umidade (ocorrendo falta de oxigênio) ou condições secas (falta de umidade). 4.7.2 Fases vegetativa e reprodutiva Após a germinação, a temperatura do solo pode ainda influir no desenvolvimento do índice de área foliar das plantas.

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Gradualmente, a temperatura do ar e outros fatores climáticos, como radiação solar, por exemplo, tornam-se de maior importância para a fase vegetativa e reprodutiva.

Para temperaturas quase ótimas a absorção de água aumenta na ordem de 10 % para cada grau de aumento de temperatura do solo. Por outro lado, a condução de água nos vaso do xilema e nas folhas aumenta somente da ordem de 1 % para cada grau de incremento da temperatura do solo. Este último aumento pode ser atribuído principalmente à mudança da viscosidade.

A faixa acima da qual ocorrem temperaturas do solo quase ótimas, depende da espécie, por exemplo: baixa para a alface (40 C – 100 C); moderada para tomate (100 C – 160 C) e elevada para o pepino (150 C – 190 C).

O cálculo da unidade de calor, entretanto, depende muito da profundidade do solo em que foi feita a medida e as condições de umidade do solo.

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Unidade 5: UMIDADE DO SOLO 5.1 Algumas características do solo

A palavra solo tem sentidos diferentes, dependendo dos objetivos. O engenheiro, por exemplo, o considera um material que suporta fundações, estradas ou aeroportos; o pedologista, como parte da crosta terrestre que proveio de desintegração de rochas por processos físicos e químicos. O interesse deste profissional limita-se aos 2 – 3 metros de profundidade; então o solo pode ser definido como um sistema poroso constituído por partículas sólidas e volume de vazios, que podem ser ocupados pelo ar e pela água sendo, portanto, um armazenador de nutrientes e água para as plantas. Para estes terem um bom desenvolvimento, o solo deverá ser suficientemente macio e friável para permitir o desenvolvimento das raízes, sem obstrução mecânica, equilibrado em distribuição e volume de poros, para reter água facilmente disponível e assegurar condutibilidade adequada não só da água como também do ar até as raízes das plantas.

O tipo de solo resulta da integração entre clima, topografia, vegetação, tempo e tipo de rocha que lhe deu origem. Os solos tropicais são mais desenvolvidos por estarem sujeitos a altas temperaturas e elevadas precipitações pluviométricas; à medida que se caminha para regiões mais frias, são menos intemperizados. É algo mais que um complexo de partículas provenientes de rochas minerais. As plantas o utilizam como suporte, fonte de nutrientes e fornecem matéria orgânica necessária á alimentação dos microorganismos do solo e dos animais, os quais a decompõem produzindo gás carbônico e água. Se isso não ocorresse, haveria exaustão do gás carbônico da atmosfera pela fotossíntese em poucas décadas.

Ele é constituído de materiais sólidos, líquidos e gasosos. As partículas sólidas formam um arranjo poroso tal que os espaços vazios, denominados poros, tem a capacidade de armazenar líquidos e gases, se constitui de partículas classificadas de acordo com o tamanho médio dos grãos em areia, limo (silte) e argila, cujas proporções determinam a textura do solo. O arranjo das diversas partículas, juntamente com os efeitos cimentantes de materiais orgânicos e inorgânicos, determinam a estrutura do solo. Os materiais orgânicos consistem de resíduos vegetais e animais (incluindo fungos, bactérias, insetos e outros) parte dos quais são vivos e o restante se apresentando em diversos estágios de decomposição, denominados húmus.

A parte líquida do solo constitui-se essencialmente de água, contendo minerais dissolvidos e materiais orgânicos solúveis. Ocupa parte (ou quase todo) do espaço vazio entre as partículas sólidas dependendo da umidade do solo. Esta água é absorvida pelas raízes das plantas ou é drenada para camadas de solo mais profundas e, por isso, precisa ser periodicamente reposta pela chuva ou pela irrigação, para garantir uma produção vegetal adequada, Daí, a importância agrícola do conhecimento deste reservatório de água para as plantas e dos princípios que governam seu funcionamento.

A parte gasosa ocupa os espaços vazios não ocupados pela água. Esta é uma fração importante do sistema solo, pois a maioria das plantas exige certa aeração do sistema radicular. Na prática da irrigação é importante manter-se certo balanço entre a porção dos poros, ocupada pela água, e a ocupada pelo ar.

Tabela 1. Composição volumétrica (%) de alguns solos

Fração sólida Solo

Mineral Orgânica

Água

Ar

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“ideal” 45 5 30 20 Regossol 61 1 4 34

Latossol Roxo 35 7 32 26

Podzólico 50 2 24 24 5.1.1 Composição do solo 1) Textura

A textura do solo refere-se tão somente à distribuição das partículas em termos de tamanho. A escala de tamanho varia enormemente, desde cascalhos de diâmetro da ordem de centímetros, até partículas diminutas, como colóides que não podem ser vistos a olho nú. O tamanho das partículas é de grande importância, pois ele determina o número de partículas por unidade de volume ou de peso e a superfície que estas partículas expõem. De acordo com o tamanho as partículas podem ser classificadas em areia, limo (ou silte) e argila e, suas proporções determinam a textura do solo. 2) Estrutura do solo

A estrutura do solo refere-se ao arranjo das partículas e à adesão de partículas menores na formação de maiores denominadas de agregados. Na proximidade da superfície, a estrutura do solo é afetada pelo preparo do solo e, nos horizontes mais profundos, ela é típica para cada solo. Solo sem estrutura é massivo, pesado para ser trabalhado, com problemas de penetração de água e de raízes.

A estrutura do solo, ao contrário da textura, pode ser modificada. Ela pode ser mantida ou mesmo melhorada com práticas agrícolas adequadas, tais como a rotação de culturas, cultivo apropriado e incorporação de matéria orgânica (adubo verde ou esterco). Ciclos de secamento e de molhamento melhoram a estrutura do solo. A umidade do solo no momento de seu preparo (aração e gradagem) é importante, pois solos preparados quando muito úmidos ou muito secos, perdem a estrutura.

O solo ocorre em camadas distintas. Um horizonte é qualquer camada que pode ser distinguida visual ou texturalmente das camadas vizinhas acima e abaixo. Um perfil é um conjunto de horizontes expostos normalmente para exame na parede vertical de uma trincheira. O solo do topo é a zona de primeira importância para o horticultor, pois é nele que as sementes são lançadas, as plantas transplantadas e as culturas estabelecidas . Depois do estabelecimento, as raízes exploram também o subsolo que tende a ser menos rico em nutrientes, mas, pelo menos, tão importante quanto o solo do topo pelo fornecimento de água. Abaixo do subsolo, está a camada de rocha. A espessura dos diferentes horizontes varia enormemente dentro e entre as diferentes séries de solo.

A propriedade da fase sólida do solo em formar unidades estruturais complexas a partir de unidades menores chama-se “capacidade de agregação do solo”. A estrutura começa a se formar através da fragmentação das rochas.

A estrutura dos solos pode agrupar-se em três tipos principais: grãos simples (partículas completamente desunidas umas das outras), maciça (as partículas são unidas entre si, formando grandes blocos), são comuns aos subsolos pesados encontrados em regiões úmidas e a água se move muito lentamente, agregados (é um tipo intermediário entre os dois

30

anteriores) dentro dos blocos, as partículas são unidas de forma mais ou menos estável entre si.

Solos argilosos ou de textura fina possuem teores elevados de argila coloidal, sendo plásticos e coesos quando úmidos, tornando-se duros, com formação de torrões, quando secos.

Os solos arenosos são friáveis, desagregáveis, de boa drenagem, aeração adequada e aração fácil, porém tem baixas capacidades de retenção e condução de água e nutrientes.

A compactação do solo está diretamente ligada à estrutura. Como o solo é um material poroso, por compressão, a mesma massa de material sólido pode ocupar um volume menor. Isto afeta a sua estrutura, o arranjo de poros, o volume de poros e as características de retenção de água.

3) Peso específico do solo

O peso específico das partículas (ou peso específico real) do solo está em torno de 2,60 a 2,75 g.cm-3. Isto porque o quartzo, o feldspato e os silicatos coloidais compõem a maior parte dos solos minerais. Matematicamente, o peso específico real ou das partículas (r) pode ser representado por:

s

sr V

m

(1) onde ms é o peso das partículas sólidas do solo e Vs é o volume das partículas sólidas do solo.

O conhecimento do peso específico real é importante para os cálculos da velocidade de sedimentação das partículas para efeito de determinação da densidade das suspensões na análise mecânica; do teor de umidade do solo, através do método de pesagens.

O peso específico total ou aparente do solo (a) é representado pela relação entre o peso

das partículas sólidas (ms) e o volume total do solo seco (Vt). nesse caso, consideram-se os espaços porosos (Vp).

t

s

ps

sa V

mVV

m

(2)

Logo, quanto mais estruturado e maior o teor de matéria orgânica do solo menor será seu peso específico aparente, que varia de 0,9 a 1,8 g.cm-3. Os solos arenosos, que são menos porosos e mais pobres em matéria orgânica, são mais densos que os argilosos. O peso específico aparente é afetado pela estrutura, grau de compactação e pelas características de contração e expansão do solo que, por sua vez, são controladas pelo teor de umidade.

Em agronomia, o peso específico aparente é importante, entre outros objetivos, para a determinação da quantidade de água e aplicar no solo projetos de irrigação.

4) Porosidade do solo

O volume total de poros do solo (Vp) se chama de espaço poroso. O tamanho, a forma e as combinações dos poros variam consideravelmente, pois são resultados de partículas enormemente variáveis em tamanho, forma e características superficiais.

31

O volume total (Vt) é igual ao volume de partículas (Vs) adicionado do número de vazios (Vp), logo:

% Vp = 100 - % Vs

(3)

logo, % Vp = 100 - tr

a V

1pVr

a

(4) Os valores de Vp variam de 0,3 a 0,6. Solos de textura grosseira são menos porosos

que os de textura fina, sendo neste, a porosidade bastante variável, devido à estruturação, contrariamente aos arenosos, que são mais estáveis, embora possuam poros individuais maiores.

A profundidade do solo é negativamente correlacionada com os espaços porosos. O cultivo e as culturas afetam o espaço poroso. Quanto maior a porosidade, maior a capacidade do solo em armazenar água, daí os solos de textura fina terem maior capacidade de retenção e disponibilidade de água às plantas do que os de textura grosseira. 5) Umidade do solo

A Umidade do solo pode ser expressa de duas maneiras: a) em relação à massa de sólidos, geralmente chamada de “base em peso seco” (a).

Considera-se o solo seco, quando colocado em estufa a 105/110º C, até peso constante. O valor do teor de umidade a pode variar de 0 a 60 %, dependendo do peso específico aparente. Matematicamente pode expressá-lo como:

100%s

w

mma

(5) ou seja, a% é a relação entre o peso de água (mw) e o peso de sólidos do solo (ms). b) a umidade pode ser expressa com base em volume, ou teor volumétrico de água () e

baseado no volume total do solo. Pode ser representada por:

ps

w

t

w

VVV

VV

(6) O uso de torna-se mais adequado que a, no caso de computação9 de quantidades

de água adicionadas ao solo por irrigação ou chuva e retiradas por drenagem ou evapotranspiração.

32

6) Ar do solo

O ar do solo é fonte de oxigênio para as raízes das plantas e para os microrganismos aeróbicos. O ar encontra-se me três condições: livre, ocupando os solos livres de água; adsorvido, concentrado na superfície das partículas e dissolvido na água do solo.

A composição do ar do solo não é constante, dependendo de sua quantidade e mobilidade, dos processos bioquímicos e outros, diferindo marcadamente do ar atmosférico, por exemplo, o ar atmosférico tem 0,03 % de CO2 e o do solo tem 0,2 a 1%, em média na camada superficial; o ar do solo não é contínuo, variando em composição de um local para outro; tem teor de umidade mais elevado que o ar atmosférico, aproximando-se, geralmente dos 100 % de umidade relativa,; o teor de oxigênio do ar atmosférico é cerca de 20 % e do solo pode atingir 10 a 12 %.

A composição do ar do solo altera-se constantemente com as mudanças da atmosfera em conexão às flutuações diárias de temperatura, velocidade do vento, infiltração de água, etc.

As relações solo-água afetam a composição do ar do solo, devido à constante movimentação de água e, em solos de textura fina, poderá haver aeração deficiente; à medida que o teor de água do solo decresce, há aumento do volume de ar e maior razão de troca entre o ar do solo e as raízes, pois há diminuição na espessura do filme de água através da qual a difusão ocorre.

Há plantas adaptadas ao déficit de ar, como o arroz, que possui grandes espaços porosos internos. Outras adaptações que ocorrem são os sistemas de raízes rasos e a respiração anaeróbica. 5.2 Movimentação da água no solo

A entrada de água no solo, proveniente de chuva , irrigação ou inundação é governada pela taxa de infiltração ou taxa de percolação. Se a água chega sobre a superfície do solo a uma taxa que excede a taxa de infiltração máxima, isso resulta em escoamento, danos para a estrutura do solo, redução na taxa de infiltração e conseqüente aumento na taxa de escoamento. Se a precipitação é na forma de grandes gotas com alta energia cinética, isso também danifica a estrutura do solo e reduz a taxa de infiltração. Um exemplo extremo é oferecido pelo estado da superfície do solo sob as copas de arbustos de baixo crescimento, sujeita a repetidas batidas por gotejamento pesado da folhagem.

Durante o processo de infiltração e após ter cessado, a água continua distribuindo-se dentro do solo.

Quando o fornecimento de água é localizado, como é o caso da irrigação por sulcos, a infiltração (e redistribuição) dá-se em todas as direções, pois a água sempre procura regiões de potencial mais negativo (Figura 1).

33

Figura 1. Irrigação por sulcos ou por gotejamento. Durante o processo de infiltração, se o solo estiver relativamente seco, existe uma

diferença “visível” entre o solo molhado pela lâmina de água que avança e o solo seco. Este plano é denominado de frente de molhamento (Figura 2).

Figura 2. Frente de molhamento. O processo de infiltração ocorre porque a água da chuva ou da irrigação tem

potencial aproximadamente nulo e a água do solo tem potencial negativo, isto é, tanto mais negativo quanto mais seco é o solo.

A água é retida no solo, isto é, em seus poros, devido a fenômenos de capilaridade e adsorção. A capilaridade está ligada à afinidade entre as partículas sólidas do solo e a água, havendo a necessidade de interfaces água-ar. Estas interfaces água-ar, chamadas de meniscos, apresentam uma curvatura que é tanto maior quanto menor for o poro. A curvatura determina o estado de energia da água e, por isso, diz-se que tanto menor o poro, tanto mais retida se encontra a água. Assim, para esvaziar um poro grande precisa-se aplicar menos energia do que para esvaziar um poro pequeno. Como o solo possui uma grande variedade imensa de poros, em forma e diâmetro, quando se aplica uma dada energia ao solo (através de sucção), esvaziam-se inicialmente os poros maiores. Aumentando-se a energia aplicada, esvaziam-se cada vez poros menores.

34

A capilaridade atua na retenção de água dos solos na faixa úmida, quando os poros se apresentam razoavelmente cheios de água. Quando um solo se seca, os poros vão se esvaziando e filmes de água recobrem as partículas sólidas. Nestas condições , o fenômeno de adsorção passa a dominar a retenção de água. A energia de retenção da água nestas condições é muito maior ainda e, por isso, grandes quantidades de energia são exigidas para se retirar esta água do solo.

Muitos fatores afetam a retenção da água em um solo. O principal deles é a textura, pois ela diretamente determina a área de contato entre as partículas sólidas e a água e determina as proporções de poros de diferentes tamanhos. A textura refere-se apenas ao tamanho da partícula e, além do tamanho, também é de grande importância na retenção de água a qualidade do material, principalmente das argilas. Existem argilas que, devido às suas características cristalográficas, tem ótimas propriedades de retenção de água, como por exemplo a montmorilonita, a vermiculita e a ilita. Outras argilas como a caulinita e a gibsita, já não apresentam boas propriedades de retenção de água. A matéria orgânica também apresenta boas propriedades de retenção de água, por isso, adições repetidas de esterco ou matéria orgânica ao solo, podem aumentar suas propriedades de retenção de água.

5.3 Acumulação de sais no solo

A carga salina de uma fonte de água pode ser aumentada por irrigação excessiva de culturas, com aplicações pesadas de fertilizantes rio acima, por evaporação dos reservatórios, por reciclagem e re-uso de água e por poluição direta de resíduos industriais e depósitos de materiais, como cinza de combustível pulverizado, escória e resíduos de carvão. Salinidade em excesso é prejudicial para as culturas por causa da pressão osmótica na água do solo e também da toxidade dos próprios sais. Além dos íons metálicos comuns, elementos como boro, arsênico e selênio e os metais pesados podem estar presentes em concentrações tóxicas.

As culturas variam em sua sensibilidade aos elementos tóxicos e os solos variam em sua habilidade de ocluir ou liberar materiais prejudiciais.

A água, normalmente se move para baixo através do solo, mas sob condições de alta evaporação existe movimento lento para cima por capilaridade; a evaporação água da superfície do solo pode então concentrar solutos a tal extensão que a alta pressão osmótica resultante pode interferir na absorção de água e assim reduzir o crescimento vegetal independentemente de que quaisquer elementos particulares estejam numa concentração fitotóxica.

Águas moderadamente salinas podem ser usadas para irrigação, contanto que seja aplicada em excesso, em cada irrigação, de modo que exista drenagem e lixiviação dos sais prejudiciais fora da zona das raízes. Isso não é uma prática de irrigação válida onde há água de boa qualidade e disponível.

Em casas de vegetação, a concentração de cloro é mais prejudicial do que a concentração salina total e onde culturas são regularmente supridas com fertilizante dissolvido na água de irrigação, fertilizantes livres de cloro são comumente usados. O cloreto prejudica as plantas enquanto o sódio danifica a estrutura do solo, especialmente de solos com alto teor de argila, ou limosos e barro-limosos.

A Tabela 2 mostra a tolerância relativa ao íon cloreto, de plantas de diferentes culturas; por proeminência entre estas estão a beterraba e outras plantas cultivadas, derivadas de espécies da costa marítima. Concentrações tão baixas quanto 3 mm/l de cloreto (105 ppm de Cl) na água de irrigação tem prejudicado citrus maduros, frutos com caroço e amêndoas.

35

Tabela 2. Tolerância de culturas típicas a concentração de íon cloreto no solo à capacidade de

campo.

Concentração de Cloreto (g Cl -/ l)

Culturas que sofrem 10 % de redução na produção

Taxa de sensibilidade

0,35 morango tulipa feijão trevo maçã narciso ervilha ameixa azaléa framboesa gladíolo cebola milho

Muito sensível

0,75 rosa cenoura crista de galo alface prado rabo-de- raposa

Sensível

1,45 Uva crisântemo couve-flor trigo cravo repolho aveia clematite batata alfafa centeio beterraba beterraba vermelha branca

Moderadamente tolerante

2,50 aspargo manga espinafre couve cevada

Tolerante

5.4 Armazenamento de água no solo Os corpos, na natureza, possuem energia em diferentes formas e quantidades.

Considerando-se que a energia cinética da água no solo tem valores baixos, a de retenção torna-se importante. As propriedades físicas do solo (textura, estrutura, etc) afetam a capacidade de retenção. Solos de textura mais fina retém água em maior quantidade que os de textura grosseira. Isto se deve à maior área superficial daqueles. Pode-se demonstrar isto facilmente: duas provetas com dois solos, diferenciados texturalmente, recebem pequena e igual quantidade de água; logo se percebe que a velocidade de movimentação é diferente em ambos e que o argiloso retém aquela mesma quantidade de água num volume de solo menor.

Forças de atração bastante elevadas existem entre as partículas do solo e as moléculas de água e são responsáveis pelo abaixamento da energia potencial da água do solo. De acordo com Slatyer (1967) existem dois mecanismos principais pelos quais a água é retida no solo, que são provenientes das interfaces ar-líquido e sólido-líquido. A tensão superficial é a principal força atuante na interface ar-água e desenvolve interfaces curvas nas proximidades das partículas (Figura 3). Se o solo não se trincar a partir da saturação enquanto a água estiver sendo removida, a tensão, atuando nas interfaces curvas, consegue equilibrar-se com as forças extrativas, constituindo-se no principal mecanismo de retenção da água.

36

A tensão superficial e a repulsão entre partículas freqüentemente atuam simultaneamente, desde que a extração de água é geralmente acompanhada por algum fendilhamento e alguma entrada de ar.

Figura 3. Retenção de água devido às forças desenvolvidas na interface água-

ar.

Solutos osmoticamente ativos abaixam a pressão relativa de vapor d’água do solo, constituindo-se noutro fator de retenção, porém, não atuam contra uma pressão, a não ser que a força aplicada o seja através de uma membrana impermeável aos solutos. No caso de raízes, que são dotadas de camadas de células com diferentes permeabilidades à solução do solo, a maior ou menor concentração de sais torna-se importante para a disponibilidade de água às plantas, pois afetam a energia distendida por estas na absorção. Saliente-se que a interface água-ar funciona como uma membrana semipermeável, portanto, age sobre a evaporação e a difusão de vapor através do solo. 5.4.1 Limite inferior de água disponível (ponto de murchamento permanente)

As forças que retém a água no solo aumentam coma diminuição de umidade (Figura 4). Assim, existe uma sucção total a que a água não mais passará do solo para as raízes; então, a perda por evaporação excede a entrada, e as folhas murcham. Para muitos solos isto acontece em aproximadamente 15 bars e a umidade dos solos a 15 bars tem sido comumente referida como “o ponto de murchamento permanente” (ou “percentagem”). O conceito é aberto à discussão, porque ele sugere que todas as espécies se comportem similarmente em diferentes solos.

Uma das espécies que mostra murchamento a diferentes sucções em dois solos é o girassol, uma planta freqüentemente usada para a determinação biológica do ponto de murchamento permanente. Método do girassol para determinar o ponto de murcha permanente.

Girassol é crescida numa amostra de solo de aproximadamente 200 ml, contida numa lata que não deixa vazar água. Quando se percebe que as raízes preencheram completamente a amostra inteira, a superfície do solo é selada com uma capa impermeável ou com cera, e a água não é mais aplicada. A planta é examinada diariamente e, quando se viu que o seu primeiro par de folhas verdadeiro murchou, a cultura é colocada numa atmosfera saturada

37

(uma redoma contendo um recipiente com água). Se as folhas não retomam à turgidez, o solo assume o ponto de murchamento permanente e sua umidade é determinada gravimetricamente.

Para determinar o ponto de murcha no laboratório, uma amostra de solo é trazida ao equilíbrio de umidade à 15 bars no aparelho de membrana de pressão e sua umidade determinada gravimetricamente.

É, portanto, melhor se referir ao limite inferior de água disponível como a umidade a 15 bars, omitindo-se referência ao comportamento da planta. Entretanto, a determinação física da umidade de equilíbrio de um solo, à pressão de 15 bars, requer aparelhos muito mais complicados do que o teste biológico. Resultados do teste biológico são aceitáveis, contanto que sejam claramente definidos como a condição de umidade a que uma planta específica, normalmente girassol, murchou e não recobrou a turgidez, mesmo quando suas folhas foram colocadas numa atmosfera saturada.

Figura 4. Curva característica de perda de água, para um solo barro-arenoso e um solo argiloso; metade da água no barro-arenoso é retida a uma sucção matricial abaixo de 2 bars, mas, no argiloso, metade da água é retida acima de 4 bars ( hachuriado – água retida a alta sucção; pontuado – água retida à baixa sucção).

5.4.2 Limite superior de água disponível (capacidade de campo)

O solo saturado se encontra em um estado instável; a água é puxada para baixo pela gravidade aumentada pela sucção exercida pelas zonas não saturadas inferiores. A ação da gravidade é constante, mas a ação das zonas não saturadas depende de sua condição de umidade; quanto mais secas elas são, mais fina é a camada de água ao redor de cada partícula de solo e, consequentemente, maior a tensão superficial ou sucção. A ação de uma zona não saturada depende também de sua profundidade vertical abaixo, porque existe uma coluna

38

contínua de água ligando as partículas de solo e isso origina uma pressão hidrostática negativa simples ou sucção. Quando essa coluna termina em um lençol freático onde existe água livre, de potencial máximo ou sucção mínima, essa limitação de seu comprimento limita obviamente a sucção total sobre o solo saturado acima; assim a sucção, a que um solo saturado drenado livremente é sujeito, depende de muitos fatores. Não é certamente a mesma para todos os solos e todas as condições.

O efeito desta sucção é drenar água para fora da zona saturada e substituí-la com ar vindo da atmosfera. A taxa de drenagem depende da condutividade do solo a qual depende da umidade; quanto mais baixa a umidade, mais fina a camada de água ao redor de cada partícula do solo e mais altas as forças que lá a retém e lhe impedem o movimento.

Se o lençol freático está a dois metro, a sucção máxima possível é 0,2 bar. Em solos com água disponível especialmente livre, a sucção correspondente à capacidade de campo é não mais que 0,1 bar.

A determinação gravimétrica da umidade do solo é feita em amostras retiradas, quando o solo parece, por observação, estar à capacidade de campo, por exemplo no início da primavera no Reino Unido. Em outras estações, uma armação de madeira de aproximadamente 1 metro quadrado e 0,1 metro de altura é colocada sobre o solo e cheia com água, a qual é permitida percolar no solo. Uma cobertura impermeável evita a evaporação e depois de 48 horas ou mais, quando a drenagem é considerada estar a uma taxa baixa, amostras de solo são retiradas para determinação gravimétrica de sua umidade.

A capacidade de campo pode também ser medida no laboratório. As amostras são trazidas ao equilíbrio de umidade a 0,1 bar sobre a mesa de tensão ou mesa de areia (Figura 5) ou a 0,33 bar, usando-se o aparelho de membrana de pressão, qualquer que seja considerada como equivalente à capacidade de campo para o solo particular. A umidade de equilíbrio é então determinada gravimetricamente.

39

Figura 5. Mesa de tensão de areia. Para montagem, o sorvedouro é cheio com água e primeiro areia grossa e então areia fina adicionada de maneira que se assentem sob a água; o ar é removido por manipulação de torneiras. O dispositivo de sucção constante “bebedouro de galinha” (à esquerda) é abaixado para produzir a tensão necessária que é checada na superfície de areia pelo tensiômetro horizontal (à direita). As amostras de solo em cilindros de metal sem fundo são colocadas sobre a superfície de areia para atingirem o equilíbrio de umidade e então sua umidade é determinada gravimetricamente.

5.4.3 Capacidade de água disponível

A partir das definições de capacidade de campo e ponto de murcha permanente, segue-se que a diferença entre esses dois parâmetros representa a água que as plantas podem extrair do solo ou seja, a capacidade de água disponível no solo ou capacidade do reservatório do solo. Quando o reservatório está cheio, o potencial de água do solo é alto e a ela está prontamente disponível para a absorção das plantas. À medida que a quantidade de água do reservatório diminui, a sucção do solo aumenta e a absorção de água pelas raízes se torna crescentemente difícil, até que, no ponto de murcha permanente, a sucção do solo excede a sucção que pode ser exercida pela planta, e a absorção cessa. Tem sido mostrado que mesmo além do ponto de murcha permanente, uma quantidade muito pequena de água continua a entrar na planta, mas esta é insuficiente para suportar o crescimento.

Na literatura isso é normalmente encontrado expresso na base de volume em unidades de milímetros de água por cem milímetros de profundidade de solo, ou polegadas de água por profundidade de um pé. Desse modo,

40

100

oComprimentXDAXPMPCCCAD

(7)

onde, CAD - capacidade de água disponível; CC - capacidade de campo; PMP - ponto de murchamento permanente; DA - densidade aparente.

O comprimento pode ser entendido como a profundidade desejada onde se quer calcular a capacidade de água disponível. 5.5 Energia da água no sistema solo-planta-atmosfera

Depois da umidade, o estado de energia da água é, provavelmente, a característica mais importante do solo. Energia, em termos bem simples, é capacidade de produzir trabalho. A energia pode ser cinética, que é aquela que os corpos possuem em virtude de seu movimento, quantitativamente dada por ½ mv2 , sendo m a massa do corpo com velocidade v. No solo e na planta, a velocidade da água é relativamente pequena e, por isso, sua energia cinética é geralmente desprezada com segurança. A energia pode também ser potencial, que é aquela que um corpo possui em virtude de sua posição em campos de força. Um exemplo de campo de força é o campo gravitacional. Devido à sua existência constante, todos os corpos da superfície da Terra são atraídos na direção de seu centro. Isto também acontece com a água no solo. Em decorrência disso, aparece o peso dos corpos, que é uma força igual a mg, sendo g a aceleração da gravidade. A energia potencial gravitacional é medida pela força necessária para mover um corpo contra este campo de força gravitacional e é o produto da força pela distância a que o corpo se moveu (na direção das linhas de força do campo). Se uma pedra de massa m é elevada de uma altura z1 para uma altura maior z2, é preciso ser feito trabalho. Este trabalho é mg (z2 - z1) e é energia adquirida pela pedra na nova posição z2. A pedra, ao voltar de z2 para z1 , libera esta energia mg (z2 – z1). A energia potencial gravitacional na posição z1 é mgz1 e na posição z2 é mgz2.

A energia gravitacional pode ser tanto positiva como negativa. Esta fato decorre da escolha da superfície do solo como referência, o que é completamente arbitrário. Se escolhêssemos como referência o topo do morro, todos os valores seriam negativos e se escolhêssemos o fundo do poço, todos os valores seriam positivos. Considerando a água no solo, o campo gravitacional de forças pode ainda afetar o estado de energia da água através de uma pressão. Assim, por exemplo, a água em um ponto a 2 metros de profundidade em uma piscina, está submetida a uma pressão hidrostática de uma coluna de água de 2 metros de altura. Esta pressão é, na verdade, uma energia por volume, que é adicional à energia gravitacional.

Para definir o estado de energia da água dentro do solo, é necessário considerar vários campos de força, não só o gravitacional. Trata-se de campos de força que são responsáveis pelos fenômenos de tensão superficial, capilaridade, adsorção, etc. Estes fenômenos são o resultado da interação entre as partículas sólidas do solo, organizadas em dada estrutura (também chamadas de matriz do solo) e a água. Como é difícil separar todos

41

estes fenômenos para fazer uma análise detalhada, eles todos são considerados em conjunto e de sua atuação resulta a energia potencial, designada matricial.

Além dos fenômenos matriciais, a presença de solutos na água do solo também afeta seu estado de energia. Como Os solutos se movem junto com a água, esta energia potencial chamada de osmótica, geralmente não é importante. Ela é importante na presença de membranas semipermeáveis, que permitem a passagem da água e não dos solutos.

A energia potencial total da água é a soma de todas as energias acima discutidas. Por simplicidade, ela é chamada de potencial total e o símbolo mais freqüente é . 5.5.1 Diferença de potencial

Se o potencial da água em dado ponto A no solo é (A) e em outro ponto b é (B), logicamente a diferença de potencial entre A e B é:

= A - B (8)

Se A é maior que B, é positivo, o que significa que a água ao passar de A para

B o faz espontaneamente, liberando a energia . Ela procura espontaneamente o estado B, mais estável, de menor energia. Se A é menor que B, é negativo, o que significa que precisamos dar energia para a água, para que ela passe de A para B. Por exemplo, em uma cultura agrícola, em pleno desenvolvimento, se o potencial de água no solo é da ordem de –1 atm, na planta da ordem de - 5 atm e na atmosfera da ordem de –100 atm, a tendência natural da água é passar do solo para a planta e da planta para a atmosfera. Desse movimento resulta o fluxo de evapotranspiração. 5.5.2 Gradiente de potencial

O gradiente é uma grandeza física que mede o sentido no qual um campo potencial apresenta maior crescimento. Assim, se a diferença de potencial = A - B (onde A é maior que B) for dividida pela distância x entre os pontos A e B, entre os quais foi medido, obtemos o gradiente de potencial na direção A e B, ou grad :

x

grad

(9)

As unidades de gradiente potencial podem ser as mais variadas possíveis, dependendo das unidades de e de x. Assim, podemos Ter atm/cm; cm H2O/cm, e se for medido em pascal e a distância em m, o resultado será o Newton. Lembrando ainda que é medido em energia por volume, o gradiente de sempre será força por unidade de volume de água. O gradiente potencial é, então, igual à força responsável pelo movimento da água, porém, de sentido contrário.

5.5.3 Componentes do potencial da água a) Componente gravitacional (g)

Considerando apenas o campo gravitacional, a água tem uma energia potencial gravitacional, que depende da posição na qual ela se encontra, em relação a um dado plano referencial. Esta é a componente gravitacional, que tem valor zero no plano de referência, positiva acima dele e negativa abaixo dele. O plano de referência é o estado padrão para a gravidade e o plano mais comumente escolhido é a superfície do solo. Desse modo,

dgzV

mgzg (10)

onde d – densidade da água (massa por unidade de volume) igual a 1 g.cm-3

42

b) Componente de pressão (p) A pressão a qual a água pode estar submetida é, na verdade, energia por volume. Daí, quanto maior a pressão, maior o

estado de energia da água, e esta energia referente à pressão é denominada de componente de pressão p. A componente de pressão é medida em relação a uma condição padrão, tomada como sendo a da água submetida à pressão atmosférica local e, nestas condições, assume-se p = 0.

Imagine um solo inundado, com uma lâmina de 20 cm de água sobre sua superfície. No ponto A, teremos a pressão atmosférica local e, portanto, p = 0. No ponto B, além da pressão atmosférica, atua carga hidráulica de 20 cm, que é uma pressão positiva, acima da atmosférica, que aumenta o estado de energia da água em relação ao ponto A. Da hidrostática sabemos que a pressão em um ponto situado a uma profundidade h, em um líquido de densidade d, é dada por:

p = dgh (11)

Assim, para o ponto B, teremos:

p = (1g.cm-3) (981 cm.s-2) (20 cm) = 19,62 bária, ou 0,019 atm, ou 20 cm H2O ou 1,96 kPa.

c) Componente matricial (m) Esta componente se refere aos estados de energia da água devidos à sua interação com as partículas sólidas do solo,

também chamadas de matrizes do solo. Esta interação se refere a fenômenos de capilaridade e adsorção e eles conferem à água estados de energia menores do que o estado da água “livre” à pressão atmosférica e, como para este último é atribuído o valor zero (estado padrão), a componente matricial m será sempre negativa. Por isso, muitos autores a denominam de componente de pressão negativa ou mesmo tensão da água no solo.

Os fenômenos de capilaridade e de adsorção dependem principalmente do arranjo poroso, distribuição de poros segundo seu diâmetro médio, tensão superficial da água, afinidade entre a água e as superfícies sólidas, superfície específica do solo, qualidade das partículas sólidas, etc.

Para um solo saturado, no qual todos os poros estão cheios de água, não existem meniscos (interfaces água/ar) e a adsorção também é nula. Nestas condições a componente matricial é nula (m = 0). Com a saída de água, o solo vai se tornando não saturado e o ar repõe a água inicialmente nos poros maiores. Aparecem meniscos e a capilaridade começa a atuar. Como conseqüência, a componente matricial torna-se cada vez mais negativa. A água sempre vai ocupar os poros menores, nos quais a energia é mais negativa. Portanto, quanto menor , mais negativo m. Na prática, m é medido, não calculado.

d) Componente osmótica (os) Considerando os íons e outros solutos encontrados na água do solo, a água adquire uma energia potencial osmótica e esta é

a componente os . Observa-se que quanto mais concentrada a solução, menor o estado de energia da água e, portanto, mais negativo o valor de os. Uma forma aproximada de calcular a componente osmótica é através da equação de van’t Hoff:

os = - RTC (12)

onde R é a constante geral dos gases; T é a temperatura absoluta da solução, dada em 0K e C a concentração de soluto.

e) Potencial total de água () O potencial total de água é a soma de todas as componentes e é dado pela equação:

= g + p + m + os (13)

No solo

No solo saturado e imerso em água

= g + p

Neste caso, g é importantíssima, p depende do valor da carga hidráulica que atua sobre o solo, m = 0, pois não há interfaces água/ar e os não é considerado por não haver membrana semipermeável.

43

Solo não saturado = g + m

Neste caso, g é de grande importância na faixa úmida e vai perdendo importância com o decréscimo de umidade. Com este decréscimo da umidade, m vai ganhando importância até que, para o solo bem seco, = m. Como não existe água livre no sistema, p = 0 e os não é considerado por não haver membrana semipermeável.

Passagem da água do solo para as raízes

Solo inundado (por exemplo: arroz irrigado)

= g + p + os

Solo não saturado (por exemplo: arroz de sequeiro)

= g + m + os

Na planta

Em células de tecido tenro (por exemplo: folha)

= p + os

Neste caso, p é o turgor celular, uma pressão positiva que aparece em células túrgidas devido à entrada de água em um volume celular limitado. Em casos extremos, a turgidez pode arrebentar a célula. Em caso de falta de água, p tende para zero e a planta entra em murcha. os aparece devido à presença de solutos na água da planta.

Tecido vegetal fibroso ou lenhoso

= m + os

Aqui aparece a componente m, porque as fibras de celulose e aglomerados de amido comportam-se como matriz sólida do solo. Sementes e outros tecidos lenhosos em caules, raízes e tubérculos podem apresentar valores bem negativos de m. Como os também é negativo, o valor final de fica bem negativo. Por isso, sementes são ávidas por água e absorvem com rapidez, muitas vezes dobrando seu volume.

Na atmosfera

= p

Na atmosfera a água encontra-se na fase de vapor e seu estado é definido pela pressão parcial de vapor e. g é desprezado, m e os não entram em consideração pelo fato de se tratar de vapor d’ água “dissolvido” em ar.

5.6 Absorção de água pelas plantas Ao abordar o solo como um reservatório de água, mostrou-se que apenas parte da água que um solo pode reter fica

disponível para as plantas. Esta parte é comumente aceita como sendo a água retida entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente. Mostrou-se também que as forças responsáveis pelo movimento de água no sistema solo-planta-atmosfera são os gradientes de potenciais gravitacionais, matricial, de pressão e osmótico, sendo o movimento de água um processo espontâneo à procura de um potencial (ou estado de energia) mais baixo. A absorção de água não consome, portanto, energia metabólica da planta . É claro, porém, que a atividade metabólica da planta é responsável pela composição da água da planta (sais minerais, açúcares, etc) e que esta determina o potencial osmótico. O que se quer dizer é que no processo de absorção de água do solo pelas plantas, estas não despendem diretamente energia.

Em plantas que se encontram transpirando água em taxas médias e altas, o potencial muito negativo da água da atmosfera é o responsável pela grande perda de água pelas folhas e, em conseqüência, a água líquida nos terminais do xilema na folha assume

44

potenciais bem negativos. Esta grande diferença de potencial de água entre folhas e o solo é que causa o grande fluxo de água na planta, isto é, da absorção de água. Esta absorção é geralmente denominada absorção passiva.

Já em plantas que se encontram a baixas taxas de transpiração, o que acontece em casos de: (1) atmosfera saturada (ou perto da saturação); (2) pouca energia disponível para o processo de evaporação; (3) plantas em dormência (sem ou quase sem folhas), a principal força responsável pelo fluxo de água é o gradiente de potencial osmótico. A água na planta assume pressão positiva, geralmente denominada pressão de raiz. É o caso da gutação nas bordaduras das folhas, que acontece pela madrugada, quando praticamente não há transpiração, e o caso da seiva que escorre de plantas dormentes recém-podadas. Esta absorção é denominada absorção ativa.

5.6.1 Fatores que afetam a absorção d água pelas plantas

São inúmeros os fatores que afetam a absorção de água pelas plantas, sendo que a importância de cada um é relativa, dependendo de cada caso em particular. Estes fatores, sem obedecer uma ordem preferencial, são:

A. Referentes à planta:

- extensão e profundidade do sistema radicular - superfície de permeabilidade radicular - idade da raiz - atividade metabólica da planta

B. Referentes à atmosfera

- umidade relativa do ar - disponibilidade de radiação solar - vento - temperatura do ar

C. Referentes ao solo

- umidade do solo - capacidade de água disponível - condutividade hidráulica do solo - temperatura do solo - aeração do solo - salinidade da água do solo

A absorção de água por plantas em solo úmido, bem aerado, com temperatura ideal (25 a 300 C) é principalmente controlada pela taxa de transpiração. Em condições de campo, a absorção de água é freqüentemente limitada pela extensão (e profundidade) e eficiência dos sistemas radiculares, pelo decréscimo da umidade do solo, pelo aumento da concentração salina da água do solo, por temperatura baixa (tanto do solo como do ar) e por aeração deficiente.

Os fatores do solo atuam variando o gradiente de potencial total da água e a condutividade hidráulica, determinando, desta forma, o fluxo de água no solo (ou do solo para as raízes)

O aumento da concentração salina da água do solo diminui o gradiente de potencial entre o solo e a raiz, reduz o crescimento radicular, reduz a permeabilidade radicular e sua acumulação no tecido vegetal inibe processos metabólicos.

45

Unidade 6: VENTO 6.1 Introdução

A camada superficial estende-se desde o solo até 50 ou 100 metros de altura e é

dominada por forte mistura ou movimentos turbulentos. A estrutura do vento, nesta camada, é

principalmente determinada pela natureza da superfície subjacente e pelo gradiente vertical de

temperatura do ar. Os efeitos da rotação da Terra, a força de Coriolis, é pequena e pode ser

negligenciada quando os efeitos do atrito da superfície dominam.

Na camada superficial, a camada de maior interesse em Micrometeorologia, o

movimento do ar é altamente irregular e é caracterizado por flutuações, vórtices ou turbilhões.

Pequenas flutuações associadas com altas freqüências são principalmente devido a turbulência

mecânica gerada pelos efeitos do atrito com a superfície. Grandes flutuações associadas com

baixas freqüências são resultantes da turbulência térmica gerada devido aos efeitos da

flutuação.

6.2 Perfil da velocidade do vento próximo ao solo

O conhecimento da forma do perfil do vento (variação da velocidade do vento

com a altura) é necessário, pelo menos, por duas razões. Da descrição do perfil, é possível

estimar a efetividade dos processos de troca vertical. Com o conhecimento da velocidade do

vento, num nível fixo ou de referência, é também possível estimar a velocidade do vento em

outros níveis para várias aplicações.

A forma típica do perfil do vento médio, sob condições de estabilidade

atmosférica neutra, sobre um local relativamente liso e aberto, pode ser descrita como uma

função logarítmica da elevação,

ozz

kuzU ln

(1) onde U(z) é a velocidade média do vento para a altura z; k é a constante de von Karman

(valor em torno de 0,4); u* é a velocidade de atrito e zo é o comprimento de rugosidade.

A superfície é considerada “rugosa” se ela é coberta com protuberâncias,

normalmente referenciada como elementos de rugosidade. Para perfis da velocidade média do

vento sobre superfícies rugosas, como por exemplo dosséis, o deslocamento do plano zero d é

introduzido e a equação (1) transforma-se em,

46

ozdz

kuzU

ln

(2)

A velocidade de atrito u* é dada por,

2/1

a

u

(3) onde é a tensão de cizalhamento, a é a densidade do ar e u* representa a velocidade

característica do fluxo e diz respeito a efetividade da troca turbulenta sobre a superfície.

O comprimento de rugosidade ou parâmetro de rugosidade zo é uma medida da

rugosidade aerodinâmica da superfície sobre a qual o perfil da velocidade do vento está sendo

medido. zo é determinado pelas medidas extrapolantes de U(z) e ln z para o ponto onde U = 0.

No caso de cultivos e outras superfícies rugosas ln z é substituído por ln (z - d).

O parâmetro de rugosidade para cultivos está em torno de um ordem de

grandeza muito menor do que a altura do cultivo.

O deslocamento do plano zero, d, pode ser considerado como indicativo para

o nível médio no qual o momentum é absorvido pelos elementos individuais da comunidade

de plantas, que é, o nível de ação do arrasto do volume aerodinâmico da comunidade vegetal.

Em geral, d/h está no intervalo entre 0,5 e 0,8.

Por erros e tentativas, pode-se encontrar o valor de d, tal que a plotagem de U

(em escala linear) versus (z – d) (na escala logarítimica) torna-se uma linha reta. A interseção

do eixo (z – d) dá zo e o declive da linha reta é u* / k.

As razões d/h e zo/h depende do espaçamento dos elementos de rugosidade e da

razão de área acumulada de cada elemento por unidade de área da superfície subjacente. O

problema da estimativa precisa de zo e d é aumentado devido ao fato de que os cultivos,

baixos ou altos, ajusta-se à força mecânica do vento. Algumas vezes ocorre o encurvamento,

como em cereais. Alguns cultivos tornam-se “projetados em forma aerodinâmica” devido a

força do vento.

Com o conhecimento de zo e d, o perfil completo do vento acima do dossel

pode ser obtido do valor de U num nível fixo ou de referência,

47

o

o

zdzzdz

UU

lnlnlnln

1

2

1

2

(4)

onde U1 e U2 são as velocidades médias para as elevações z1 e z2 , respectivamente (z1 pode

ser considerado o nível de referência). É importante notar que a validade das equações do

perfil logarítimico do vento, equações (1) e (2), está sujeito a duas considerações importantes:

(1) a existência de estabilidade atmosférica neutra;

(2) d disponibilidade de ‘fetch” adequado.

6.2.1 Camada limite interna e fetch adequado

Cada campo ou característica da superfície ao variar a rugosidade ou altura das

protuberâncias, afeta o fluxo de ar que passa sobre ele. O movimento do vento após sofrer a

mudança da rugosidade da superfície começa a se ajustar às novas condições da superfície

limite (Figura 1). A camada de ar, afetada pela nova superfície subjacente, é chamada de

camada limite interna. A espessura , da camada limite interna aumenta com o fetch ou

distância da borda, na direção do vento. Figura 1. Desenvolvimento de uma camada limite interna quando o fluxo de ar passa de uma superfície lisa para uma rugosa, coberta

por vegetação.

Experimentos em túneis de vento e outros estudos micrometeorológicos

sugerem que somente os 10 % mais baixos da camada limite interna é totalmente ajustada,

isto é, fica em completo equilíbrio com as novas condições limites. A espessura desta camada

totalmente ajustada, , medida acima do deslocamento do plano zero, pode ser obtida de

acordo com Munro e Oke (1975) por,

48

5/15/41 1,0 ozxx

(5)

onde x é a distância da borda, na direção do vento e zo é o comprimento de rugosidade da

nova superfície subjacente.

6.2.2 Velocidade do vento dentro do dossel vegetativo

São muitas as dificuldades envolvidas na descrição precisa do perfil da velocidade

do vento médio. A velocidade do vento dentro do dossel é ainda difícil de ser estabelecida.

Um bom exemplo da complexidade da estrutura do vento no dossel pode ser

visualizada na Figura 2, a qual mostra a forma de um perfil típico do vento. Campbell (1977)

considerou que o regime do fluxo dentro do dossel é dividido em 3 camadas.

1. O topo da camada (d<z<h) é a camada que exerce muito arrasto no vento acima do

cultivo. O vento nesta camada diminui exponencialmente com a distância abaixo do topo

do dossel e tem a mesma direção do vento médio acima do dossel.

2. A segunda camada (em torno de 0,1 h<z<d) está compreendida desde os galhos até a base

do cultivo. Lá, o vento pode não ter relação nem com a velocidade nem com a direção do

vento acima do dossel.

3. O perfil do vento na terceira camada (z>0,1 h) é idêntica àquela acima do dossel. O perfil

49

nesta camada é influenciado pelas rugosidades da superfície do solo ao invés das

rugosidades do cultivo.

Figura 2. Velocidade do vento acima e dentro de uma plantação. Allen,1968)

6.3 Quebra-ventos

O ambiente onde as plantas crescem nem sempre é o ideal ou ótimo para a

produtividade. Os agricultores ou horticultores, nos tempos primitivos, já tentavam encontrar

alguma forma de proteger suas planta da adversidade do ambiente natural.

Os problemas resultantes da velocidade do vento tem sido da maior

importância na determinação das características agrícolas em muitas regiões do mundo

Os quebra-ventos são também usados para outros objetivos mais específicos. O

consumo de calor em casas de vegetação é reduzido com quebra-ventos.

Pode-se observar que animais pastando procuram abrigar-se dos fortes ventos.

Isto é em resposta ao desconforto físico causado pelo resfriamento provocado pelo frio, pelo

ressecamento devido aos ventos quentes, ou simplesmente pela pressão mecânica sobre o

animal.

As plantas, também estão sujeitas ao prejuízo causado pelo resfriamento

excessivo, altas temperaturas, ressecamento e injúria mecânica.

Quebra-ventos (qualquer estrutura que reduz a velocidade do vento) e faixa ou

cinturão protetor (filas de árvores plantadas para proteção do vento) podem, por reduzir estes

estresses, ser profundamente benéficos ao crescimento de plantas.

Torna-se evidente que as árvores da faixa protetora compete com os cultivos

adjacentes nos nutrientes do solo e na água e que, os cinturões verdes podem sombrear os

cultivos próximos, o suficiente para reduzir sua produção.

6.3.1 Relações entre quebra-vento, conservação de umidade, crescimento de planta e

produção

Acredita-se que a maior influência dos quebra-ventos no crescimento das plantas,

particularmente sob condições de secas, é devido a re-distribuição e conservação de água no

solo. Nas altas latitudes o quebra-vento pode, se adequadamente planejado, ajudar a

uniformemente distribuir água e assim melhorando o suprimento de umidade do solo para os

50

cultivos. Por reduzir a velocidade do vento, a evaporação direta da umidade do solo também é

reduzida.

Atmômetros, tanques de evaporação e solo umedecido em recipiente isolado,

algumas vezes são usados para estudar a influência do quebra-vento na evaporação do solo.

Esses métodos e técnicas medem o potencial de evaporação que ocorre com a disponibilidade

irrestrita de água da superfície evaporante. Os resultados previstos são: menos vento, menos

evaporação.

Uma taxa de evaporação muito baixa, de um solo protegido, pode gerar uma

importante vantagem na manutenção de melhores condições para germinação de sementes. O

efeito do quebra-vento na evapotranspiração real é mais difícil de prever. Por exemplo,

sementes que germinam rapidamente, por causa do efeito benéfico do quebra-vento, geram

grandes plantas e ramificação de raízes mais rápida.

O aumento da área foliar diminui a importância relativa do quebra-vento na

evaporação direta do solo. Considerando que a transpiração é uma função somente da área

foliar, a água no solo numa área protegida do vento, poderia ser esgotada mais rapidamente e

a taxa de evaporação diminuiria em poucos dias. Isto pode conduzir a um desenvolvimento

mais rápido do estresse de umidade do solo, na área abrigada do vento. Assim, é possível

comparar o desenvolvimento de plantas protegidas contra o vento, com aquelas não

protegidas.

A proporção relativa da água transpirada com relação a evaporada deve

também aumentar. Tem sido discutido se há aumento da produção de matéria seca ou

produção da safra quando ocorre o aumento entre a razão de água transpirada e água

evaporada..

6.3.2 Velocidade do vento e turbulência nas áreas abrigadas do vento

O objetivo do quebra-vento é reduzir a força do vento na região protegida do

vento. Modelos do fluxo do vento em torno das barreiras são muito complexos e difíceis de

serem definidos com precisão. Plate (1971) distinguiu várias zonas, com diferentes

comportamentos aerodinâmicos na direção e contra o vento, de uma barreira em forma de

cunha.

51

Quebra-ventos variam na efetividade, dependendo de suas alturas, porosidade e

comprimento. Quebra-vento mais alto, maior será a distância da descida do vento, assim

como a subida do vento. O comprimento da zona protegida é normalmente descrita em termos

da variável h, altura da barreira.

Como mostrado na Figura 3, uma densa barreira pode proteger uma área em

torno de 10 - 15 h na direção do vento. Aumentando a porosidade, em cerca de 50 %, a

distância, na direção do vento, pode ser aumentada para 20 – 25 h (Figura 4). Este aumento da

porosidade permite a passagem do vento e previne o retorno turbulento do ar que tenha

ultrapassado a barreira.

Maior o quebra-vento, mais constante é a sua influência. Se a barreira é muito

baixa ou se tem grandes fendas nela, os efeitos dos esguichos do vento podem realmente

aumentar, mais do que reduzir a velocidade do vento e, consequentemente, o dano às plantas

será maior próximo às fendas. A efetividade do quebra-vento é também influenciada pela

estabilidade térmica: ar mais instável, maior a distância protegida na direção do vento.

Para reduzir melhor a velocidade do vento e tornar maior a influência na

direção do vento, o quebra-vento deve ser mais poroso próximo ao solo, onde a velocidade é

mais baixa. A densidade da barreira deve aumentar logaritimicamente com a altura, de acordo

com o perfil da velocidade do vento.

A redução da velocidade do vento e a redução da turbulência, por um quebra-

vento, não são relacionadas. Brown e Rosemberg (1971) descreveram modelos da velocidade

do vento e o grau da mistura turbulenta que ocorre na área abrigada.

52

Figura 3. Influência de um quebra-vento denso na razão da velocidade do vento no quebra-

vento (Us) e no campo aberto (U) (Eimern et al 1964).

53

Figura 4. Influência de um quebra-vento permeável na razão da velocidade do vento no

quebra-vento (Us) e no campo aberto (U) (Eimern et al 1964).

6.3.3 Microclima próximo ao quebra-vento

As mudanças na velocidade do vento e na turbulência que ocorrem como

resultado do quebra-vento, deve afetar o microclima da região abrigada.

1. Balanço de radiação

A radiação solar global (Rg) e o saldo de radiação pode ser significantemente

reduzido nas áreas sombreadas por quebra-ventos. Este efeito não tem sido considerado como

importante nos sistemas de quebra-ventos orientados na direção norte-sul, uma vez que

somente pequenas áreas são sombreadas durante o dia, especialmente durante a estação de

crescimento, quando o sol está alto. Em determinadas horas do dia, a diferença no balanço de

radiação entre as áreas próximas e distantes da barreira pode ser totalmente negligenciada. Na

área leste do quebra-vento o sombreamento ocorre pela manhã, durante a tarde, o quebra-

vento refletirá alguma radiação.

Quebra-vento orientado na direção leste-oeste, por outro lado, pode ter um

efeito maior devido ao sombreamento. Áreas voltadas para o sul, principalmente durante as

estações em que o sol está mais baixo, será sombreada por longos períodos. Áreas voltadas

para o norte estarão sujeitas à reflexão do quebra-vento do começo ao fim do dia. O

sombreamento depende, certamente, da altura da barreira, da latitude, da estação e hora do

dia.

2. Temperatura do ar e umidade

É observado nos dias com céu claro que a temperatura do ar, durante o dia, é

maior próximo ao quebra-vento do que no campo aberto. Isto é devido, aparentemente, a

redução da mistura turbulenta e a consequente redução da remoção de calor sensível gerado

pela planta e pela superfície do solo. Se a evaporação é também suprimida, próximo ao

quebra-vento, a energia fica disponível para a geração de calor sensível. Quando a mistura

turbulenta é reduzida, a resistência aérea ra aumenta e o gradiente de temperatura é

intensificado.

54

Inversões de temperatura normalmente se desenvolvem à noite tanto no

quebra-vento, quanto na área protegida; então a planta e a superfície do solo tornam-se um

sumidouro, muito mais do que uma fonte de calor sensível. O vento mistura a camada de

inversão noturna. A redução do vento e a efetividade da mistura turbulenta, no quebra-vento,

significa que a inversão de temperatura será mais intensa próximo a ele. A não ser que

prevaleça uma calma total, o ar será mais frio à noite no quebra-vento do que no campo

aberto.

Kaminski (1968) notou que a incidência de geadas na Polônia, foi reduzida

próximo ao quebra-vento, em ambos os lados. Entre 4 e 16 horas, a incidência de geada

aumentava. O pesquisador não deu nenhuma explicação sobre este fato. A redução do

resfriamento próximo ao quebra-vento poder ter sido devido a troca radiativa com as árvores.

Possivelmente, o conteúdo de vapor d’água naquela região pode ter reduzido a taxa de

resfriamento radiativo.

Os gradientes de umidade e de vapor d’água também aumentaram no área

abrigada. O vapor d’água evaporado e transpirado não é totalmente transportado para longe

da fonte, ou seja da superfície evaporante, diferente do que ocorre no campo aberto. A pressão

de vapor permanece mais alta na área abrigada, por toda a noite, exceto durante períodos de

deposição de orvalho. Foi observado que tais gradientes de temperatura e pressão de vapor

são intensificados sob diferentes condições climáticas, com vários tipos de barreiras

vegetativas e não vegetativas, usadas para proteger diferentes tipos de cultivos.

Além do aumento de temperatura, a umidade relativa é geralmente maior

durante o dia, na área abrigada. A diferença na umidade relativa entre a área protegida e não

protegida, é maior à noite por causa da baixa temperatura do ar próximo ao abrigo.

É importante reconhecer que as diferenças microclimáticas que se

desenvolvem próximo ao abrigo, variam com a distância a partir do quebra-vento, com as

condições do tempo e com a hora do dia.

6.4 Efeito do vento no crescimento das plantas

O vento afeta o crescimento das plantas sob três aspectos: transpiração,

absorção de CO2 e efeito mecânico sobre as folhas e ramos.

55

Experimentos controlados comprovam que a transpiração aumenta com a

velocidade do vento até um certo ponto, além do qual não se verificam modificações

significativas. O exato relacionamento entre o vento e a transpiração, entretanto, varia

grandemente com as espécies.

Em condições naturais, o efeito do vento sobre a transpiração pode variar de

acordo com a rugosidade, que é determinada pela superfície exposta. Geralmente o efeito é

maior em plantas altas e isoladas, diminuindo quando as plantas estão abrigadas umas pelas

outras e a superfície exposta é contínua e lisa.

O efeito do vento sobre a transpiração pode também variar com a temperatura e

a umidade do ar que incide sobre as plantas, podendo atingir cerca de 6 % da perda total de

água de uma cultura anual, porém com valores maiores, sob condições áridas, provocando

rápido secamento das plantas.

A fotossíntese aumenta com o suprimento de CO2 , que por sua vez é

favorecido pela turbulência.

Altas velocidades são prejudiciais ao crescimento das plantas. A configuração

peculiar das árvores no litoral ou nas áreas montanhosas é conhecida. Folhas danificadas pelo

vento tem reduzida a sua capacidade de translocação e fotossíntese.

Em 1963, Hart, estudando cana-de-açúcar concluiu que:

Quando somente a nervura central de uma folha foi quebrada, permanecendo o limbo

ileso, a translocação foi inibida em 34 a 38 %; a fotossíntese, medida com analisador

infravermelho, foi diminuída em 30 %.

Quando porém, foram quebrados a nervura central e o limbo, a translocação foi reduzida

em 99 % a 100 % e a fotossíntese, acima da região quebrada, foi reduzida em 84 %. A

translocação foi medida 6 horas após a quebra da nervura e a fotossíntese no dia seguinte.

Determinações de umidade nas folhas mostraram que a inibição da fotossíntese

não foi devido a perda de água. Uma vez que as plantas não reagem da mesma maneira aos

ventos fortes, Whitehead (1957), classificou-as em três grupos:

a) as que escapam à ação do vento

São plantas comumente pequenas, cuja parte aérea não cresce acima de uma camada de

ar relativamente fina, próxima ao solo e, sendo assim, são menos afetadas pelos ventos fortes.

56

b) as que toleram os ventos

Plantas deste grupo (por exemplo, cevada) apresentaram uma marcada diminuição

da produção de matéria seca com o aumento da velocidade do vento, porém em menor

proporção do que as plantas do grupo a seguir.

c) as sensíveis ao vento

Plantas destas espécies são afetadas pelos ventos fortes de tal maneira que não

podem sobreviver. Tanto a altura da planta como a produção de matéria seca decresceram

rapidamente com o incremento da velocidade do vento.

Plantas que tenham crescido em condições de ventos fortes por um longo

período, podem desenvolver certas características fisiológicas, por exemplo, maior proporção

de raiz em comparação com a parte aérea, maior largura e espessura das folhas, etc.

57

Unidade 7: EVAPOTRANSPIRAÇÃO 7.1 Definições a) Evaporação

É o fenômeno pelo qual uma substância passa da fase líquida para a fase gasosa (vapor). A evaporação ocorre tanto numa massa contínua (mar, lago, rio, poça) como numa superfície úmida (planta, solo). É um fenômeno que exige o suprimento de energia externa sendo, portanto, um processo que utiliza essa energia externa ao sistema e a transforma em calor latente. b) Poder evaporante do ar

A atmosfera está em contínuo movimento, misturando e renovando o ar que envolve uma superfície, seja esta coberta de água ou vegetação. Esta renovação dificulta que o ar imediatamente acima da superfície se satura, mantendo o déficit de saturação e, por conseqüência, a continuidade do processo evaporativo. Portanto, a movimentação atmosférica mantém um poder evaporante, isto é, a capacidade de secamento da superfície. Esse fenômeno é notado quando se estende roupa no varal e esta seca mesmo não havendo incidência direta dos raios solares, apenas pelo efeito do vento.

Matematicamente, o poder evaporante do ar (Ea) é representado pela expressão Ea = f(u) e (1)

Em que f(u) representa uma função empírica da velocidade do vento (u). O déficit de saturação ( e = es - ea) aumenta exponencialmente com a temperatura devido à relação entre es e T. Em condições meteorológicas normais o poder evaporante do ar aumenta durante o dia. A função f(u) descreve uma relação positiva, geralmente linear, com a velocidade do vento. c) Transpiração

Transpiração é a evaporação da água que foi utilizada nos diversos processos metabólicos necessários ao crescimento e desenvolvimento das plantas. Essa evaporação se dá através dos estômatos que são estruturas microscópicas (<50 µm) que ocorrem nas folhas (de 5 a 200 estômatos/mm2) e que permitem a comunicação entre a parte interna da planta e a atmosfera. Através dos estômatos fluem gás carbônico, oxigênio e vapor d'água e que, na maioria das plantas, permanecem abertos durante o dia fechados durante a noite e nas condições de acentuado estresse hídrico. Estresse hídrico ocorre em duas situações: 1) quando o solo não contém água disponível às plantas; 2) quando o solo contém água disponível mas a planta não é capaz de absorvê-la em

velocidade e quantidade suficiente para atender à demanda atmosférica (poder evaporante do ar).

A demanda atmosférica é elevada quando e é grande e quando a velocidade do

vento também é grande. Nesse caso, es é dado pela temperatura da folha, e existe uma diferença de pressão parcial de vapor d'água entre a folha e o ar circundante. A transpiração evita que as folhas sofram superaquecimento pela incidência direta da radiação solar, pois parte da energia absorvida é utilizada na evaporação. No caso de deficiência hídrica, essa

58

energia não é dissipada havendo aumento da temperatura da folha com conseqüente acréscimo em e , daí a necessidade da planta controlar a perda d'água fechando os estômatos para evitar secamento e morte da folha. 7.2 Efeito da advecção

Suponha uma extensa área vegetada, sem restrição de umidade no solo e circundada por uma outra área seca (Figura 1). Sob as mesmas condições meteorológicas as duas áreas apresentam balanço de energia distintos. Na área seca, a evapotranspiração é limitada pelo solo e grande parte da radiação solar disponível é usada para aquecer o solo e o ar (calor sensível). Na área vegetada a maior parte da energia é utilizada na evapotranspiração resultando em menor aquecimento do ar. Essa situação induz o aparecimento de um gradiente térmico entre as duas áreas. Havendo deslocamento do ar (vento)da área seca para a vegetada, haverá transporte horizontal de calor sensível para a área úmida.

Figura 1. Efeito da advecção sobre a evapotranspiração. (Pereira et al, 1997)

Na condição suposta anteriormente, o balanço de energia vertical da superfície

vegetada é aumentado pela contribuição lateral de calor sensível da área seca adjacente. À medida que o ar seco se desloca sobre a superfície vegetada ele vai umedecendo e resfriando, pois há transferência de calor do ar para a superfície. Evidentemente, a contribuição lateral de energia é maior na interface e decresce com a distância a sotavento. Na transição (área seca e área úmida) ocorre o efeito varal, onde a evapotranspiração aumenta exageradamente. Dentro da área úmida, à medida que se caminha na direção dos ventos predominantes, a evapotranspiração diminui acentuadamente até um valor limite inferior que é resultante apenas do balanço vertical local de energia. Denomina-se área tampão (área fetch, buffer ou bordadura) à distância entre a região de transição e o ponto onde a evapotranspiração se torna mínima (potencial). O tamanho da área tampão depende do clima da região e do porte

59

da vegetação. Vegetação mais alta e mais rugosa (arbustos e árvores) necessita de maior área tampão. 7.3 Evapo(transpi)ração

Numa superfície vegetada ocorrem simultaneamente os processos de evaporação e transpiração. Evapotranspiração é o termo que foi utilizado por Thornthwaite, no início da década de 40, para expressar essa ocorrência simultânea. Anteriormente, utilizava-se o termo uso consuntivo (Jensen, 1973), mas este considera a água retida na planta.

A evapotranspiração é controlada pela disponibilidade de energia, pela demanda atmosférica e pelo suprimento de água do solo às plantas. A disponibilidade de energia depende do local e da época do ano. O local é caracterizado pelas coordenadas geográficas (latitude e altitude) e pela topografia da região. A latitude determina o total diário de radiação solar potencialmente passivo de ser utilizado no processo evaporativo.

Quanto mais seco estiver o ar, maior será a demanda atmosférica. No entanto existe interrelação entre a demanda pelo ar e o suprimento de água pelo solo. Resultados experimentais de Denmead & Shaw (1962) mostram que o solo é um reservatório ativo que, dentro de certos limites, controla a taxa de perda de água pelas plantas. Observa-se pela Figura 2 que: 1) se a demanda atmosférica for baixa (tanque Classe A < 5 mm/d, curva A), a planta

consegue extrair água do solo até níveis bem baixo de água disponível 2) se a demanda for alta (curva C, >7,5 mm/d), mesmo com bastante umidade no solo, a

planta não consegue extraí-la numa taxa compatível com as necessidades, resultando em fechamento temporário dos estômatos para evitar o secamento das folhas. Portanto, há interrelação entre disponibilidade de radiação solar, demanda atmosférica e suprimento de água pelo solo.

Figura 2. Relação entre evapotranspiração relativa (%) e água disponível no solo (%)

Adaptado de DENMEAD & SHAW (1962).

60

7.3.1 Evapotranspiração potencial O conceito de evapotranspiração potencial (EP) foi introduzido por

Thornthwaite e aperfeiçoado em diversas oportunidades. EP corresponde à água utilizada por uma extensa superfície vegetada, em crescimento ativo e cobrindo totalmente o terreno, estando este em bem suprido de umidade, ou seja, em nenhum instante a demanda atmosférica é restringida por falta de água no solo. Para Penman (1956), a vegetação deve ser baixa e de altura uniforma. A grama foi prontamente tomada como padrão pois esta é a cobertura utilizada nos postos meteorológicos. Assim definida a EP é um elemento climatológico fundamental, que corresponde ao processo oposto da chuva (Thornthwaite, 1946) sendo expressa na mesma unidade de medida (mm). A comparação entre chuva e a EP resulta no balanço hídrico climatológico, indicando excessos e deficiências de umidade ao longo do ano ou da estação de crescimento das culturas.

Condições realmente potenciais ocorrem 1 a 2 dias após uma chuva generalizada, onde toda a região está umedecida e as contribuições advectivas são minimizadas, independente do tamanho da área vegetada. Essa condição não ocorre em regiões áridas e semi-áridas, e também nos meses de estiagem em regiões com chuvas sazonais. 7.3.2 Evapotranspiração real

Evapotranspiração real (ER) é aquela que ocorre numa superfície vegetada,

independente de sua área, de seu porte e das condições de umidade do solo. Portanto, ER é

aquela que ocorre em qualquer circunstância, sem imposição de qualquer condição de

contorno. Logo, ER pode assumir tanto valor potencial como o de oásis, ou outro qualquer. A

ER pode ser limitada tanto pela disponibilidade de radiação solar como pelo suprimento de

umidade pelo solo.

7.3.3 Evapotranspiração de oásis

O oásis é uma região vegetada em meio a um grande deserto, ou seja, é uma

pequena área com umidade disponível circundada por extensa área seca. No caso da

evapotranspiração, define-se a condição de oásis quando:

a) uma pequena área irrigada está rodeada por área seca; b) a área tampão não é suficiente para eliminar os efeitos advectivos do calor

sensível. A evapotranspiração, nessas condições, representa um valor exagerado pela

advecção de calor sensível e Villa Nova & Reichardt (1989) a denominaram de

evapotranspiração máxima (ETm).

7.3.4 Evapotranspiração da cultura e coeficiente de cultura Desde o plantio até a colheita, uma cultura vai progressivamente crescendo e

ocupando a área disponível. Evidentemente, nessas condições ocorre a evapotranspiração real, que na prática é denominada evapotranspiração da cultura (ETc). O conhecimento da ETc

61

é fundamental em projetos de irrigação, pois ela representa a quantidade de água que deve ser reposta ao solo para manter o crescimento e a produção em condições ideais.

Sabe-se que para dar bons resultados, a irrigação deve ser bem quantificada. Caso contrário, se as regas forem leves, insuficientes e freqüentes, repõem a água apenas nas camadas superficiais do solo, não umedecendo toda a zona das raízes. Por isso elas se tornam superficiais e incapazes de explorar o volume de solo disponível. Em conseqüência, diminui consideravelmente a reserva hídrica útil do solo, prejudicando as plantas, desperdiçando recursos valiosos e aumentando os custos da água aplicada. Irrigação em quantidades insuficientes de água agrava os problemas de salinização do solo na zonas áridas e semi-áridas, intensificados pelo emprego de água com alto teor de sais.

Regas excessivas também são contra indicadas, pois acarretam perdas de água e de nutrientes, pela percolação abaixo da zona das raízes, além de favorecer a proliferação de microorganismos patogênicos. Em casos de terrenos mal drenados, com impedimentos à percolação, o solo ficará saturado prejudicando as raízes que poderão parecer por falta de arejamento.

Para contornar essas dificuldades, utiliza-se estimativas da evapotranspiração potencial (ou de referência) para gramado, corrigidas por um coeficiente de cultura (Kc). Esse coeficiente de ajuste representa o quociente (Jensen, 1968),

EToETcKc

e varia com a cultura e com seu estádio de desenvolvimento, sendo apresentado em tabelas.

A evapotranspiração de referência (ETo ou ETr) é definida como o limite superior ou a evapotranspiração máxima que ocorre numa cultura de alfafa (Medicago sativa L.), com altura de 0,3 a 0,5 m, numa dada condição climática e com aproximadamente 100 m de área tampão. 7.4 Determinação da evapotranspiração

Existem diversos métodos para obtenção da evapotranspiração: a) métodos empíricos;

método do tanque classe A método de Thornthwaite método de Makking método da radiação solar método de Jensen-Haise método de Linacre método de Hargreaves-Samani método de Blaney-Criddle

b) métodos aerodinâmicos; c) métodos de balanço de energia; d) métodos combinados que conjugam partes do balanço de energia e do transporte de

massa; método de Penman

62

método de Slatyer e McIlroy método de Penman simplificado método de Penman-Monteith

e) método da correlação dos turbilhões; 7.5 Medidas da evapo(transpi)ração

a) Evaporação tanque classe A tanque GGI – 3000 tanque 20m2

b) Evapotranspiração balanço hídrico do solo lisimetria

c) Poder evaporante do ar Evaporímetro (ou atmômetro) de Piche

7.5.1 Lisímetros ou Evapotranspirômetros

São tanques com terra, enterrados no terreno para medir a percolação da água

através do solo e a evapotranspiração. Devem ser suficientemente grandes para ser reduzido o

efeito de borda e proporcionar bom desenvolvimento radicular, sem restrições.

a) Evapotranspirômetros de drenagem

Operam baseados no princípio do balanço de água, ou seja, mede-se a água

precipitada e a percolada; como é um processo demorado, ele é preciso para períodos mais

longos, que variam de acordo com o regime de chuva ou irrigação, a profundidade do

evapotranspirômetro e com o movimento da água. É constituído por um tanque contendo solo

tendo, na parte inferior, um filtro com 10 a 15 cm de espessura, formado de materiais com

diferentes granulações (Figura 3). Para a confecção desse filtro normalmente empregam-se, a

começar do fundo, camadas superpostas de brita, cascalhinho, areia grossa e areia fina. Na

parte inferior do tanque há um dreno, que possibilita medir a água escoada por infiltração.

Quando do início da operação, o solo do interior do evapotranspirômetro é abundantemente

regado, deixando-se escoar livremente o excesso de água pelo dreno. Isso assegura que o solo

ficou em capacidade de campo. Alguns dias depois, dependendo da rotina estabelecida, uma

lâmina de água (Ac) é colocada no tanque medindo-se lâmina correspondente ao excesso

63

percolado (Ap). A diferença (Ac-Ap) representa a lâmina de água necessária à recondução do

solo à capacidade de campo e, portanto, traduz o consumo total de água naquele período. Se

houve chuva, esta deve ser adicionada ao consumo. A evapotranspiração total (E) no período

será pois:

E = Ac – Ap + P

b) Evapotranspirômetros de lençol freático O evapotranspirômetro de lençol freático regulável (Figura 4) é idêntico ao de

drenagem no que concerne ao tanque contendo o solo e a vegetação. A diferença fundamental

está na forma como é feito o suprimento hídrico, de maneira a manter, no fundo desse tanque,

um lençol freático à profundidade escolhida. Quando ocorre precipitação, o nível do lençol

freático torna-se superior ao previsto e o excesso de água acumulado precisa ser drenado. O

evapotranspirômetro de lençol freático regulável presta-se bem à determinação da

evapotranspiração em culturas, para o caso específico de plantas que tenham um sistema

radicular não muito profundo. O nível do lençol freático é rebaixado à medida que o sistema

radicular das plantas vai se desenvolvendo, de maneira a assegurar à vegetação pleno

abastecimento hídrico, durante todas as fases do ciclo evolutivo.

c) Evapotranspirômetros de flutuação

Nesse equipamento o tanque evapotranspirométrico, geralmente pequeno, é flutuante e possui, em seu interior, um compartimento hermeticamente fechado que constitui uma câmara de flutuação (Figura 5). Na porção inferior do tanque flutuante há um pesado lastro, destinado a mantê-lo verticalmente aprumado. O tanque evapotranspirométrico fica imerso em um cilindro com água, em cuja superfície põe-se uma fina camada de óleo, para evitar a evaporação. A drenagem da água, que se acumula no fundo do tanque evapotranspirométrico, é feita por uma bomba de sucção, através de um tubo, cuja extremidade repousa na camada mais profunda do solo.

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São mais baratos e simples que os de pesagem. Porém grandes espaços são necessários para o líquido que mantém o tanque em flutuação. Esse equipamento consiste de um volume de solo contido num reservatório que flutua num fluido de alta densidade, por exemplo, o ZnCl2. A variação do nível do fluido num sistema de vasos comunicantes permite determinar a variação da massa do sistema. Conhecendo-se a drenagem profunda, computa-se a evapotranspiração

Figura 3. Esquema de um evapotranspirômetro de drenagem

65

Figura 4. Esquema de um evapotranspirômetro de lençol frático regulável.

Figura 5. Esquema de um evapotranspirômetro de flutuação.

66

Unidade 8: FENÔMENOS METEOROLÓGICOS ADVERSOS

8.1 Geada 8.1.1 Tipos de geada

O Glossário de Meteorologia define geada como uma condição que existe quando

a temperatura da superfície terrestre e de outros objetos fica abaixo do ponto de congelamento

(0º C).

Geada de radiação ocorre nas noites claras (sem nebulosidade) e calmas, quando a radiação terrestre emitida, perde-se no espaço, devido a ausência de nuvens e grande concentração de vapor d’água.

Severidade da geada de radiação varia consideravelmente com as condições gerais atmosféricas bem como diferenças locais da topografia e vegetação.

Geada branca é causada pela sublimação dos cristais de gelo sobre objetos tais como ramos de árvores e outros, quando estes objetos estão a uma temperatura abaixo do ponto de congelamento.

Geada negra ocorre quando a vegetação é congelada devido à redução da temperatura do ar, que não contém umidade suficiente para a formação de gelo sobre a superfície.

Biel (1961) diferenciou geada de radiação, que é um fenômeno essencialmente local, da geada de advecção, que resulta do transporte de massa de ar de larga escala. A geada de advecção é, frequentemente chamada de gelo severo.

O ar seco e frio advectado para uma região, inicia o estágio de desobstrução da fonte de calor proveniente do solo e da planta. Similarmente, o processo radiativo contribui para a troca de calor durante a geada de advecção.

Sob condições de geada de radiação, os ventos são normalmente suaves e, inversão de temperatura se desenvolve quando o ar em contato com superfícies radiantes frias, tornam-se resfriados e pesados. A geada de advecção frequentemente ocorre com ventos fortes, inversão de temperatura não se desenvolve sob estas condições. 8.1.2 Climatologia da incidência de geada.

A extensão da estação de crescimento para qualquer tipo de cultivo é fixo (em

regiões sujeitas à geada), essencialmente pela ocorrência de geada na primavera e no outono

com temperaturas suficientemente baixas para matar o cultivo.

A data média da última temperatura mínima (0º C), na primavera e a primeira do outono, frequentemente são usadas como medida razoável da ocorrência de geada e para definir o comprimento da estação, livre de geada.

Em regiões montanhosas é muito difícil manter uma rede adequada de estações de observação. Assim, longos registros de datas de geada não são disponíveis. A topografia complica a interpretação dos limitados dados disponíveis, por causa das grandes diferenças do desenvolvimento de temperaturas noturnas causadas por forte inversão.

Durante o mês de junho de 99, em Pelotas, foram registradas ocorrências de geada fraca, com temperatura mínima em torno de 3,0º C; geada forte com temperatura mínima em torno de 2,4º C e em torno de 1,2º C.

67

8.1.3 Métodos de proteção de geada

Em média, as geadas de advecção ocorrem mais cedo na primavera e mais tarde

no outono do que as geadas de radiação e a temperatura ambiente é, frequentemente, mais

baixa.

A maioria dos métodos de proteção está baseada no conhecimento das condições que favorecem a ocorrência de geada de radiação, que são: a) massa de ar estável e fria; b) céu sem nuvens; c) vento fraco ou calmaria que previne a mistura de ar próximo à superfície com o ar mais

quente acima; d) temperatura do ponto de orvalho relativamente alta; e) formas topográficas que favoreçam a drenagem do ar frio para as baixadas.

Dessa forma, os métodos de proteção de geada são baseados nos seguintes

princípios:

1. seleção do local;

- evitar plantio em declives, vales, etc - proximidade de corpos de água é um importante fator por causa da brisa

2. interceptação da radiação; - geração de nuvens artificiais injetando água no ar acima do campo, que oferecem a

possibilidade de fechar a janela atmosférica à radiação infravermelho - formação de nuvens artificiais de fumaça

3. isolamento térmico; - cobrir as plantas com determinado tipo de material; estas coberturas são colocadas sobre as pequenas plantas no fim da tarde e

removidas na manhã seguinte

4. mistura de ar; - usando-se ventiladores ou helicópteros

5. aquecimento convectivo do ar; - usando-se aquecedores (a base de óleo ou querosene) que promovem a formação de correntes convectivas, não permitindo a

formação de uma camada de inversão 6. manipulação do solo.

- usando-se cobertura morta como palha, restos vegetais, plástico agrícola e outros.

Todos os métodos citados são dispendiosos e necessitam de alguns cuidados ao serem usados ou aplicados. A seguir, apresenta-se algumas informações com relação a situações de devem ser observadas quando for usado o sistema de aquecimento.

A utilização de vários aparelhos de aquecimento ou pequenas fogueiras tem grande aplicação por alguns agricultores. A finalidade do método consiste na adição de calor suficiente às camadas mais baixas que se encontram abaixo da inversão, de maneira a impedir a ocorrência de uma temperatura crítica. A Figura 1, ilustra a ocorrência de uma temperatura crítica que pode ocorrer desde 0ºC até a temperaturas mais baixas, dependendo do tipo de cultura e do seu estágio de desenvolvimento. O aquecimento é muito eficiente quando existem condições de uma forte inversão e de pequeno ou nenhum desvio do ar provocado pelo vento.

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Figura 1. Área abaixo da inversão que precisa ser aquecida.

Se a combustão for bastante intensa ou de temperatura excessivamente elevada,

pode provocar a formação de um poderoso jato de ar quente que vai atravessar a inversão,

causando o efeito de uma chaminé, furando a inversão como mostra a Figura 2, determinando

a perda de calor e impulsionando ar frio para dentro da área.

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Figura 2. Jato de ar quente atravessando uma inversão.

Na prática, o número de aquecedores é aumentado de maneira a formar mais calor

onde for necessário, tal como nas áreas mais baixas, onde houve acúmulo de ar frio. A

drenagem de ar frio (Figura 3) resulta do fato de o ar frio ser mais denso do que o ar quente

que vai, geralmente, se acumular nos lugares mais baixos. Daí a designação de “bolsões de

geada” para as áreas que permitem que o ar frio se escoe.

Figura 3. Drenagem do ar frio.

Deve ser lembrado que durante o aquecimento, sua finalidade não é aquecer todo

o ambiente, mas a área que fica abaixo da inversão, onde ocorrem as temperaturas críticas,

como mostra a Figura 4.

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Figura 4. Temperaturas mais baixas na altura do pomar.

No caso do uso de aparelhos de aquecimento, os mesmos devem ser acesos no

momento em que a temperatura começa a diminuir, e à medida que continua a baixar, o

número de aparelhos deve ser aumentado, ou o aumento da intensidade do calor liberado.

Cada aparelho de aquecimento aquece convectivamente uma área (Figura 5).

71

Figura 5. Área aquecida por convecção.

Para impedir a ocorrência de um “efeito chaminé”, através do qual o calor se

perde para o espaço, como mostra a Figura 6, a velocidade térmica do ar aquecido pelo

aquecedor deve ser de tal ordem que o resfriamento adiabático, provocado pela expansão à

medida que o ar sobe, transfira à parcela de ar uma temperatura que se torne igual à do

ambiente, o que fará com que o ar páre antes de atingir a mais alta temperatura dentro da

inversão.

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Figura 6. Efeito chaminé.

A emissão de um simples aquecedor deve combinar com as emissões dos outros

aquecedores de modo a produzir o desejado efeito de aquecimento.

8.2 Granizo Dentro de todas as nuvens os processos de condensação e agregação produzem

partículas de tamanhos grandes. A precipitação ocorre quando parte destas partículas alcança

tal tamanho e se projetam para fora das nuvens e das correntes ascendentes que as sustentam.

Se as partículas são capazes de sobreviver a evaporação, que elas experimentam enquanto

caem através do ar insaturado abaixo das nuvens, a precipitação alcança o solo; caso

contrário, a precipitação restringe-se somente a parte mais próxima da nuvem, sendo

denominada de virga.

Algumas vezes a superfície do solo e outros objetos ficam cobertos por uma fina e transparente camada de gelo, este fenômeno é chamado de “glaze” (cobertura por gelo).

Glaze forma-se quando gotas de chuva ou leve chuvisco são superresfriados; caindo sobre os objetos eles imediatamente congelam e formam uma camada crescente de gelo. O glaze pode ser depositado sobre a vegetação, superfície do solo, ramos de árvores, etc. O peso do gelo pode quebrar ramos de árvores. Algumas vezes camada de gelo de considerável espessura forma-se no solo. Na pastagem, a presença do glaze pode causar a morte do rebanho devido ao fato de que os animais não serem capazes de triturar o gelo e alcançar a forragem. 8.3 Estiagem

73

A seca constitui um grave risco para a agricultura tanto nas regiões temperadas

quanto nas regiões tropicais. Apesar de haver várias definições do termo “seca”, concorda-se

geralmente que esta pode ocorrer sempre que o suprimento de umidade armazenada no solo

seja insuficiente para atender às necessidades hídricas das plantas. Quatro tipos de seca ou

estiagem podem ser identificados, a saber: permanente, sazonal, contigente e invisível.

Nas regiões áridas ocorre a seca permanente, onde nenhuma estação de precipitação é suficiente para satisfazer as necessidades hídricas das plantas. Em tais áreas a agricultura é impossível sem a irrigação por toda a estação de plantio e crescimento.

A seca sazonal ocorre em áreas com estações seca e úmida bem definidas, como na maior parte dos trópicos. Todos os anos a seca pode ser esperada, pois esta se deve às variações sazonais nos padrões de circulação atmosférica. A agricultura praticada com maior êxito durante a estação chuvosa ou com o uso de irrigação durante a estação seca.

A seca contingente e a invisível resultam da irregularidade e da variabilidade da precipitação.

A seca contingente é característica de áreas sub-úmidas e úmidas e ocorre quando a chuva deixa de cair num dado período de tempo. A seca contingente constitui um sério risco para a agricultura devido a sua imprevisibilidade.

A seca invisível é diferente dos outros tipos porque é menos facilmente reconhecida. Este tipo de seca ocorre sempre que o suprimento de água ou armazenamento de água no solo deixe de ser igual às necessidades hídricas diárias das plantas. Disso resulta uma lenta secagem do solo, impedindo um crescimento ótimo das plantações. A necessidade de planejar a irrigação torna-se difícil porque os cultivos não murcham.

Outros tipos de seca são evidenciados pelo murchamento dos cultivos ou pela falta de maior crescimento vegetativo.

Uma vez que a seca é uma condição na qual a necessidade de água é maior do que a umidade disponível, os danos da seca aos cultivos em crescimento podem ser prevenidos do seguinte modo:

- diminuindo-se as necessidades de água dos cultivos, e/ou - aumentando-se o suprimento de água

Assim sendo, cultivos resistentes à seca, com pequenas necessidades de água para

seu crescimento e desenvolvimento, e os de curta estação devem ser plantados, evitando-se

cultivar culturas que exijam muita umidade ou longa estação de crescimento, para não

acontecer o conseqüente aumento da probabilidade de ocorrência de seca.

Certas práticas de cultivos ajudam a conservar a umidade do solo e devem ser desenvolvidas em áreas sujeitas à seca. Por exemplo, os legumes e as gramíneas melhoram a capacidade de retenção de água pelo solo, bem como o uso de matéria orgânica e de fertilizantes. As ervas daninhas devem ser controladas, uma vez que aceleram a perda de água pela transpiração, em detrimento das culturas.

Em ambientes sub-úmidos e semi-áridos a técnica de cultivo em áreas secas é comumente praticada. Isso envolve o uso de dois ou três anos de precipitação para se realizar o cultivo de um ano. Melhor explicando: durante os dois primeiros anos, deixa-se o campo em

74

pousio. Ele é somente cultivado para matar as ervas daninhas e criar uma estrutura edafológica que permitirá tanta umidade quanto possível (Critchfield, 1974)

O método mais eficiente de combater a seca é através da adução de água artificialmente ou pela irrigação. O estímulo artificial da precipitação é, no presente, um método insignificante de combater a seca. Por outro lado, a irrigação é um método comum e difundido com a finalidade de atender a todas as necessidades hídricas dos cultivos ou parte dessas necessidades. Num meio árido a agricultura é possível somente com a irrigação. Em áreas semi-áridas e sub-úmidas a irrigação aumenta a produtividade da lavoura e a duração da estação de crescimento, tornando possível o cultivo de maior variedade de plantas. Em uma região úmida, a irrigação ajuda a combater o efeito da seca e a aumentar a produtividade da lavoura. Entretanto, a prática da irrigação apresenta problemas, sendo os maiores deles:

- a disponibilidade de água, superficial ou subterrânea; - o custo da exploração e adução da água nos campos cultivados.

Há também necessidade de aplicação criteriosa da água de irrigação nas lavouras. As necessidades hídricas das culturas em vários estágios de seu crescimento devem ser cuidadosamente conhecidas. Enquanto a subutilização também o é, pois pode reduzir a produtividade do cultivo e criar outros problemas. Dessa forma, a irrigação excessiva pode:

- reduzir a utilização de nutrientes pela planta por causa da diluição; - causar a dispersão de nutrientes para fora da área de cultivo; - supersaturar o solo com a umidade, de modo que a falta de oxigênio se torne um

problema. Além de tudo, a irrigação é muitas vezes limitada a cara, de modo que a super-

utilização não faz sentido econômica e ecologicamente. (Observação: texto sobre Estiagem (seca) tirado do livro Introdução à Climatologia para os Trópicos; autor J. O. Ayoade - 5ª edição)

75

Unidade 9: FENOLOGIA 9.1 Generalidades

Os pesquisadores tentam determinar a provável duração das fases de

desenvolvimento das plantas, com o objetivo de classificá-las e distribuí-las em regiões

adequadas, na busca de maiores produções.

Os elementos do clima como radiação solar, vento, precipitação e temperatura tem influência decisiva sobre o desenvolvimento e o crescimento das plantas. Com relação à precipitação, sua falta pode ser suprida através da irrigação suplementar. Assim, é possível ajustar as culturas aos locais e épocas adequadas ao seu desenvolvimento e a sua produção econômica.

Para cada processo fisiológico e para cada tipo de planta há uma faixa térmica, dentro da qual o processo atinge sua maior intensidade.

O estudo das inter-relações clima-planta não se baseia somente na determinação das exigências térmicas; a disponibilidade de água no solo deve ser também considerada para que as plantas apresentem bom desenvolvimento e tenham produtividade econômica satisfatória. A deficiência hídrica pode não só afetar a duração do ciclo do vegetal, como também ocasionar sensíveis danos à produtividade.

Assim, fenologia é a disciplina científica que relaciona o clima com os eventos periódicos das plantas e animais, ou seja, é o estudo dos fenômenos periódicos da vida e suas relações com o tempo e clima. A palavra fenologia vem do grego “fenos” (fenômeno) e “logos” (estudo, tratado). Como consequência, temos o estudo dos fenômenos periódicos da natureza em relação a variação anual dos elementos meteorológicos.

Estes fenômenos periódicos do ciclo vital podem ser detectáveis ou não. Os detectáveis podem ser vistos diretamente por observação visual ou medidos por instrumentos. Tomando como exemplo as plantas, teremos: brotação de ramos e folhas, floração, queda de folhas e frutos, etc; nos animais teremos, a lactância, a migração, a hibernação, a queda ou mudança do pelo, etc.

Fenômenos latentes ou fases não detectáveis diretamente por observação visual, sendo obtidos somente por meio anatômico ou bioquímico, são considerados os seguintes: a germinação das plântulas, desenvolvimento radicular, formação do promórdio floral, crescimento vegetativo, etc. Na observação destes eventos se dá ênfase a data de ocorrência dos seguintes: chegada de pássaros, data de brotação prematura ou floração, atraso na maturação do cultivo, etc.

Desse modo, há uma fenologia dos animais, que é a zoofenologia; dos insetos é a entomofenologia; das plantas, fitofenologia ou fenologia, como é comumente referida. 9.2 Crescimento e desenvolvimento

É necessário diferenciar crescimento de desenvolvimento. Durante seu ciclo

evolutivo, a planta sofre contínuas transformações do volume, peso, forma e estrutura, de acordo com o momento do ciclo em que se encontre. O crescimento é verificado pelo incremento do peso sólido ou seco do ser vivente. O desenvolvimento é caracterizado pelas mudanças da forma, bem como pelo grau de diferenciação alcançado pelo organismo. Resulta assim, que o crescimento é, em termos gerais, um processo quantitativo relacionado com o

76

aumento da massa do organismo, enquanto que o desenvolvimento é um processo qualitativo e se refere às mudanças experimentadas pela planta.

Durante o crescimento dos vegetais a temperatura e a água adquirem importância fundamental.

No desenvolvimento influem a temperatura, na acumulação de calor, as baixas temperaturas e a duração do dia (fotoperíodo), e tudo mais, como uma interação do complexo ambiental.

Em outras palavras, o estudo do desenvolvimento de uma planta é morfológico e fenológico, enquanto que crescimento é geralmente fisiológico e ecológico.

Crescimento pode ser medido pelo aumento do comprimento de um ramo ou o aumento de peso, ao passo que desenvolvimento é normalmente observado pela data de germinação, brotação, floração, frutificação, etc.

Em geral, o ciclo de vida de uma planta anual, segundo a interpretação de alguns

autores (Azzi, 1956; White, 1966) pode ser dividido em 4 estágios e são similares para todas

as plantas anuais:

semente – vegetativo – florescimento – reprodutivo

É evidente que as exigências meteorológicas de um vegetal variam de forma

notável segundo o momento de sua evolução, por isso, torna-se imprescindível dividir sua

vida em várias etapas ou sub-períodos. As fases servem para dividir o período vegetativo em

sub-períodos.

9.3 Fenodatas

Fundamentalmente, a fenologia registra a data em que se produzem as fases e, do

mesmo modo que são traçadas as isotermas, isóbaras, isoietas, etc, na fenologia se traçam as

isofenas, que são linhas que unem pontos onde um fenômeno da natureza (fase) ocorre na mesma

data. A anotação da data em que se apresenta uma determinada fase denomina-se fenodata.

Comparando os vegetais em distintos lugares mediante as fenodatas, é possível

chegar a uma idéia do microclima do lugar, por exemplo, se em determinado lugar se produz

cacau, sem mencionar o clima, sabe-se, indiretamente que o clima é úmido e que ali não são

registradas temperaturas abaixo de 10º C; se em outro lugar crescem maçãs, deduzimos que o

inverno é muito frio.

Os vegetais reagem às mudanças climáticas do meio circundante mediante a aparição, transformação ou desaparecimento de órgãos, brotos, flores, frutos, etc, o que se denomina fase. Como, entre a sucessão de fenômenos meteorológicos e a sucessão das fases nas espécies vegetais deve existir uma exata coincidência das condições climáticas, se diz que

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as plantas, na fenologia, desempenham um papel análogo ao dos instrumentos registradores em Meteorologia. A sensibilidade das plantas às mudanças climáticas é muito grande.

Todo valor que se afaste do valor médio correspondente a essa fase, constitui uma

anomalia fenológica. Na anomalia positiva, a fase se adianta e na negativa, ela se atrasa.

Por outro lado, a energia de fase é a força com que se produz a aparição de novos

órgãos e se mede pelo número de dias que duram desde o primeiro ao último órgão da fase.

Quanto maior a energia de fase, menor o número de dias para o desenvolvimento e vice-versa.

Na energia de floração, por exemplo, influi não somente o solo, mas também o comprimento

do dia e a umidade do solo. A seguir, é mostrado um exemplo de observação fenológica,

sendo cada fase dividida em subperíodos.

Tabela 1. Fenodatas da cultura de feijão-vagem (Phaseolus vulgaris L.)

Estádio fenológico Data Dia do ano

Data do plantio 15/10/94 288

Emergência das plantas 22/10/94 295

Folhas primárias completamente expandidas 24/10/94 297

Primeira folha trifoliada completamente aberta 31/10/94 304

Terceira folha trifoliada completamente aberta 08/11/94 312

Aparecimento do primeiro botão floral 15/11/94 319

Aparecimento da primeira flor aberta 17/11/94 321

Aparecimento da primeira vagem 24/11/94 328

Desenvolvimento de sementes (vagem c/ comprimento

máximo)

12/12/94 346

Início da maturação (primeira vagem apresenta mudança de cor 22/12/94 356

Fonte: Souza, 1996

9.4 Observações fenológicas de plantas anuais.

Para os cultivos anuais uma ampla variedade de fatores bioclimáticos deve ser

levada em consideração: se os cultivos são de inverno, verão ou de estação intermediária;

sensibilidade à baixas temperaturas; quantidade de calor exigida; sensibilidade ao

comprimento do dia; quando irrigar e a quantidade de água a ser aplicada. Todas essas

informações são necessárias para tornar as observações mais detalhadas sobre as

78

características fenológicas particulares ou fases e órgãos que não são comuns a todas as

espécies.

Porém, a principal diferença está no fato de que as fases dos cultivos anuais dependem da data de semeadura. Cada época diferente de semeadura capacita o cultivo a reagir, aos vários elementos que compõem seu ambiente, de modo diferente e com diferentes resultados os quais refletem numa sequência particular de fases, que deve ser analisada diferentemente, de acordo com o cultivo em questão.

Uma vez plantado num determinado lugar, cultivos perenes não estão sujeitos as variações da época de semeadura, porém reage ao ciclo do tempo de cada ano, que não varia tão amplamente como os complexos atmosféricos, como os resultantes das diferentes épocas de semeadura.

Nas observações fenológicas, prioridades devem ser dadas a extensão de critério usado na interpretação da intensidade das fases. Isto, por causa da energia que cada processo fenológico exige, quando medido pelo número de dias entre o início e complementação do processo, indicando quando a planta tem suas exigências bioclimáticas satisfeitas.

Quanto menor o número de dias, mais satisfatoriamente a planta tem se ajustado com as condições meteorológicas prevalecentes naquele momento. Isto pode ser chamado de “energia de fase”, que é uma generalização do conceito de “energia de florescimento”, introduzido por Ledesma em 1951, definida anteriormente.

Durante o ciclo da cultura do arroz (Oryza sativa L.), foram obtidos os seguintes dados fenológicos:

a) data de plantio; b) data de florescimento (quando 50 % das plantas se encontravam com as glumelas

das flores abertas e com os filetes e anteras expostos); c) data da maturação (quando todas as espécies estavam com os grãos do 2/3

superiores na fase de massa dura e o restante na fase de massa semidura, ainda “verdoengos”).

Rodrigues et al, 1999, avaliaram as características fenológicas do cultivo de arroz-

de-sequeiro, cultivar IAC 201, sob três regimes hídricos, sendo um deles o regime hídrico

natural e os outros dois, irrigação baseada no coeficiente da cultura. As características

fenológicas observadas foram florescimento pleno e ciclo da cultura. Com o aumento da

disponibilidade de água, por estádio de desenvolvimento da cultura, ocorreu uma diminuição

do número de dias para o florescimento e do ciclo da cultivar.

Houve uma diminuição do período de florescimento devido ao acréscimo da quantidade de água fornecida à cultura do arroz. Isto mostra como as condições ambientais e as não ambientais oferecidas as plantas alteram o seu comportamento, crescimento e desenvolvimento. 9.5 Observações fenológicas de plantas perenes

79

Como exemplo de planta perene temos o cacaueiro (Theobroma cacao L.) que é

uma planta que atinge a altura de 4 a 8 metros de altura, apresentando tronco principal que

cresce até, aproximadamente, os 14 meses de idade. A partir dessa idade cessa o crescimento

da gema terminal, emergindo 3 a 5 ramas primárias, que dão origem às ramas secundárias.

A raiz primária pode atingir uma profundidade d 2 metros, se o solo for profundo e bem arejado.

Em plantas perenes de crescimento intermitente, a queda de folhas geralmente segue o ritmo de renovação foliar ocorrendo simultaneamente com o crescimento das folhas novas.

O lançamento de folhas novas é associado ao mecanismo termoperiódico. Aumenta a amplitude térmica, aumenta o lançamento de folhas novas.

O cacaueiro se comporta como planta de floração contínua em regiões que não apresentam diferenças sazonais de temperatura e de precipitação.

A passagem brusca de período seco para outro úmido provoca um estímulo externo da floração do cacaueiro. A floração pode ser inibida durante épocas de deficiência hídrica no solo, tornando-se intensificada após o reinício das chuvas.

Os frutos de cacau, que se desenvolvem nos meses mais quentes levam de 140 a 175 dias, desde a fecundação da flor até seu amadurecimento. Desse modo, os eventos fenológicos do cacaueiro, planta perene, são os seguintes:

a) lançamento de folhas novas; b) queda de folhas; c) floração; d) produção de frutos maduros; e) incidência de pecos.

O peco do cacaueiro é caracterizado pelo amarelecimento dos frutos jovens que

murcham e adquirem coloração marrom. Dois tipos de pecos são identificados: o de origem

externa ou biótica, causada por ataque de fungos ou insetos; e o de origem interna ou

fisiológica, resultante de distúrbios metabólicos da própria planta. Provavelmente o peco

fisiológico do cacaueiro tem mecanismo semelhante ao da queda de frutos jovens de algumas

árvores frutíferas como a laranjeira, o abacateiro, a macieira, o coqueiro e outras.

De modo geral, o registro fenológico de plantas perenes consiste dos seguintes passos:

a) florescimento e maturação dos frutos; b) brotação e crescimento de ramos; c) mudança da cor das folhas e dos frutos antes da maturação; d) queda das folhas e dos frutos.

Em áreas de regime climático estável, onde os processos fenológicos seguem um

modelo ajustado às condições meteorológicas, somente momentos representativos das fases

serão observados, por exemplo: o início da brotação, do florescimento, clímax da maturação

80

do fruto, clímax da queda de folhas, etc, datas que são usadas para a compilação de boletins

fenológicos ou para a caracterização bioclimática das estações do ano por meio de plantas

especialmente selecionadas.

Naquelas com regime climático variável, onde o modelo fenológico e suas fases são interrompidas por fenômenos do tempo, é essencial conduzir observações simultâneas do estágio de desenvolvimento de todas as fases visíveis de uma planta individual. 9.6 Estação de crescimento

Várias variáveis meteorológicas são testadas para verificação da influência na

determinação do período de crescimento de um vegetal. Godoy (1960) testou cinco épocas de

plantio (com 10 variedades de arroz) e determinou parâmetros de crescimento e produção de

grãos. Utilizando variedades precoces e tardias, constatou que, para todos os cultivares, o

atraso na época de semeadura acarretava antecipação na época de florescimento, indicando

sensibilidade ao fotoperíodo. Isto porque o arroz é influenciado, de forma muito variada, pela

duração do dia. Algumas vezes pode ser relacionada à temperatura do ar, principalmente

aquelas abaixo de 15ºC durante quatro dias. Também pode ser considerada como

influenciável no crescimento de uma cultura a temperatura da água de irrigação, intensidade

da luz, umidade atmosférica, e outras.

Souza, 1989, determinou a estação de crescimento utilizando o método de Frére e

Popov, o qual estabelece que o início da estação acontece quando a precipitação atinge 50 %

da evapotranspiração potencial e não se registram períodos secos na semana seguinte.

Analogamente, o término da estação de crescimento é determinado como sendo a semana em

que a precipitação se reduz a metade da evapotranspiração potencial.

81

Bibliografia consultada.

RODRIGUES, R.A.F. et al. Características fenológicas, acamamento e produtividade da cultura do arroz-de-sequeiro (Oryza sativa L.) conduzida sob diferentes regimes hídricos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 11, 1999. Florianópolis. Anais...Florianópolis: SBA, 1999.

SCERNE, R.M.C. Estudo agroclimático do cacaueiro (Theobroma cacao L.), em Belém, PA.

Viçosa, 1988. 64p. Dissertação (Mestrado/Meteorologia Agrícola) – Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa.

SOUZA, A. Avaliação agroclimática para o manejo da cultura do arroz (Oryza sativa L.),

para as microrregiões do Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba. Viçosa, 1989. 91p. Dissertação (Mestrado/Meteorologia Agrícola) – Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa.

SOUZA, J.L. Saldo radiômetro com termopilha de filme fino e aplicação no balanço de

radiação e energia em cultivo de feijão-vagem (Phaseolus vulgaris L.) com e sem cobertura de polietileno. Botucatu, 1996. 172p. Tese (Doutorado/Energia na Agricultura) - Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.

82

Unidade 10: TÓPICOS ESPECIAIS 10.1 AMBIENTE PROTEGIDO

Ambiente protegido é aquele que propicia um microclima adequado ao

desenvolvimento vegetal. Ele pode ser coberto com vidro ou plástico e são comumente

chamado chamados de estufas ou casas de vegetação.

No início do século 19, foram feitos estudos sobre a forma ideal de um ambiente protegido, cujo material de cobertura seria o vidro, e foi observado que uma cobertura hemisférica proporcionaria transmissão máxima da radiação. A partir daí, vários estudos relacionados com a estrutura, forma e material de cobertura forma desenvolvidos com o objetivo de minimizar os custos e proporcionar condições próxima do ideal para as plantas.

As estufas variam no tamanho e no tipo, de modo a satisfazerem um grande número de necessidades dos agricultores. Podem ser climatizadas ou não. As do primeiro tipo são usadas em regiões de clima muito frio, onde as baixas temperaturas não permitem o desenvolvimento das plantas, contando somente com o calor armazenado dentro delas devido ao efeito estufa. É necessário o uso de equipamentos que controlem a temperatura, umidade relativa do ar e ventilação. Normalmente, são utilizadas para culturas sensíveis, como flores, quando requerem faixas mínimas de tolerância relativa ao ambiente.

Essas estufas climatizadas são desenvolvidas de tal forma a permitir um alto percentual de automatização dos equipamentos, para que se consiga um grande controle ambiental. Devido a todas as exigências que as cercam, são construções dispendiosas e por isso só devem ser empregadas em situações especiais.

As estufas não climatizadas são construções simples, baratas e geralmente construídas pelos próprios agricultores. Não dispõem de equipamentos de calefação. O controle do ambiente é feito pelo manejo das aberturas e cortinas. O calor quando desejado é obtido pelo efeito estufa. São utilizadas em clima quente e ameno e restringem-se à culturas menos sensíveis, como hortaliças e outras, e alguns tipos de flores.

Dificilmente se consegue manter as condições do ambiente, durante todo o tempo, dentro da faixa ideal exigida pela cultura.

Um efeito que ocorre no interior de um ambiente protegido é o chamado efeito estufa. A radiação solar de onda curta consegue passar pela cobertura plástica ou pelo vidro, é absorvida pelo solo contribuindo para elevar a sua temperatura. Qualquer superfície aquecida, como o solo, emite radiação sob a forma de onda longa, que sob a forma de calor vai aquecer a atmosfera adjacente ao solo. Esse calor, dentro do ambiente protegido, é transferido para camadas mais superiores, não sendo totalmente perdido devido ao anteparo que é a cobertura plástica, ou de vidro. Por esse motivo, tem-se um ambiente sempre quente, algumas vezes com temperaturas elevadas. 10.2 MODELOS DE ESTUFAS

Sempre que se pretenda se adquirir uma estufa, deve-se ter em mente o espaço

disponível para sua construção e, o tamanho adequado à espécie vegetal que será plantada.

As estufas devem ser completamente revestidas com chapas de vidro e podem ser construídas em tijolos até determinada altura. Se o cultivo da maioria for realizado em vasos, é essencial a existência de bancadas, podendo então, a área destinada à colocação das mesmas ser de qualquer material sólido e relativamente denso.

83

Os fatores de maior importância na escolha do modelo da estufa são a facilidade de acesso e a transmissão da luz, bem como a estabilidade e a durabilidade.

Os diferentes modelos de estufas, surgiram ao longo do tempo, por diversos fatores, cada qual aliado a uma série de exigências que podem ser entendidas pelas características da cada um. Os modelos mais conhecidos são:

a) Capela – tem estrutura semelhante a um galpão ou aviário, com duas abas da cobertura

inclinadas, formando um triângulo.

b) Pampeana – é a evolução da estufa capela. A única diferença da estrutura é o telhado em forma de arco. Tem maior resistência ao

vento.

c) Belle Unión – esta estufa leva o nome da cidade onde se originou, que fica no Uruguai, próxima à divisa com o Brasil. A parte correspondente ao telhado, lado norte, tem inclinação quase perpendicular aos raios solares, cuja orientação é mais inclinada no inverno.

d) Londrina – é construída basicamente de esteios e arames. A água da chuva penetra no interior da estufa, em locais determinados pela própria origem do projeto.

e) Dente-de-serra – este modelo de estufa é muito adotado na Europa e nos Estados Unidos. O que diferencia esse modelo de estufas das outras é o telhado, semelhante aos dentes de uma serra. Sua construção deve ser no sentido da direção dos ventos predominantes, com a

84

parte semelhante aos dentes de serra voltada para o lado contrário da incidência maior de vento. Sua utilização fica restrita aos cultivos não exigentes a luz.

f) Arco – oferece grande resistência ao vento. O teto abaulado obtém um excelente aproveitamento da luz solar.

g) Espanhola – a estufa espanhola se desenvolveu em grande escala na costa da Almeria, sul da Espanha. Como a precipitação da região é

muito baixa, a parte superior da estufa é plana. Pode ser construída com maior caimento para facilitar o escoamento da água da chuva.

10.3 ORIENTAÇÃO DE UMA ESTUFA

Ao se construir uma estufa, a recomendação é que deve-se observar a orientação

dos ventos predominantes, ou seja, a construção nunca deve ser perpendicular à direção do

vento, e sim, construída no sentido da sua direção (Figura 1). Mas, para se obter a máxima

vantagem da radiação solar, principalmente no inverno, a estufa deve ter seu eixo maior na

direção leste-oeste. Esta posição reduz a um mínimo o sombreamento das vigas da estrutura.

No final da década de 40, as pesquisas foram voltadas para verificar qual a melhor

orientação; e em 1957, foi evidenciado que estufas orientadas na direção leste-oeste eram

mais eficientes na transmissão da radiação solar, e até nos dias atuais, esta orientação tem sido

amplamente adotada (Harnett et al, 1979). É importante que o formato do teto e o material

usado para cobertura obstrua o mínimo possível a radiação solar global, no período de menor

incidência.

85

Os pesquisadores citados no parágrafo anterior, mediram a radiação solar global em quatro tipos de estufas cobertas com vidro, sendo duas com múltiplos-vãos, orientadas nas direções leste-oeste e norte-sul; outra no estilo convencional (chamada de Bella Unión, no Brasil); e uma quarta estufa com teto no estilo água-furtada (com janelas no teto), sendo as duas últimas orientadas na direção leste-oeste. As transmissões da radiação solar das estufas foram comparadas e os resultados confirmaram que o alinhamento leste-oeste teve melhor desempenho do que o norte-sul, tanto para estufas com múltiplos-vãos quanto para vão simples. Além disso, houve vantagem, em termos de produção, do cultivo de tomate e de pepino.

86

Figura 1. Orientação de uma estufa de acordo com os ventos predominantes.

10.4 MEDIDA E COMPORTAMENTO DAS VARIÁVEIS METEOROLÓGICAS Transmissividade

Avaliação da transmissão da radiação solar em estufas com orientações diferentes

tem merecido destaque nos estudos sobre as complexidades da transmissão da radiação solar e

seu aproveitamento pelos cultivos.

Edwards, citado por Critten (1993), calculou a transmissividade da radiação solar, no período de 1957 a 1961, em estufas com vãos simples e orientações diferentes. A transmissão da radiação solar foi 48 % para a orientação norte-sul, e entre 55 % e 65 %, para a orientação leste-oeste.

Para estudar a intensificação da transmissividade da radiação solar, Li et al (1995) alteraram algumas partes de duas estufas. Na primeira, colocaram material transparente em uma das paredes e no teto, e verificaram que a transmissividade aumentou 6,1%, no início do inverno e 3,2 % a 12,6 %, na primavera e verão. Na segunda estufa, usaram um refletor aluminizado, posicionado verticalmente, da cumeeira até o solo, e comprovaram a contribuição da radiação refletida. Houve um aumento de 37 %, no início do inverno e 23 %, no final.

A radiação solar incidente, medida a partir de julho de 91 a janeiro de 92 por

Buriol et al (1995) objetivou o cálculo da transmissividade em estufas de polietileno de baixa

densidade, com 100 m de espessura. A transmissividade variou de 56,2 %, no início da

manhã a 81,3 %, em torno do meio-dia.

Assis, 1998, concluiu que a transmissividade da radiação solar global dentro das estufas variou na faixa de 55 % a 77% na orientação norte-sul e entre 66 % e 78 %, na leste-oeste, sendo que durante 11 meses a orientação leste-oeste transmitiu acima de 70 % da radiação global, como mostra a Figura 2.

87

Dez95JanFevMarAbrMaiJunJulAgoSetOutNovDez9650

556065

7075

80

859095

100

ESTUFA LESTE-OESTE ESTUFA NORTE-SUL

TRAN

SMIS

SIVI

DAD

E (%

)

Figura 2. Transmissividade da radiação solar em estufas com orientação leste-oeste e norte-sul Radiação solar

De modo geral, as curvas se mantiveram distantes até setembro, após, distanciaram-se novamente, devido à superioridade dos valores de energia da estufa leste-oeste sobre a norte-sul, entre 4% e 15%. A média mensal da energia global variou entre 13,20 MJ.m-2 e 20,48 MJ.m-2; ; 9,84 MJ.m-2 e 15,96 MJ.m-2; e 8,37 MJ.m-2 e 14,89 MJ.m-2, para a global externa, estufa leste-oeste e estufa norte-sul, respectivamente.

Na estufa leste-oeste, a energia foi superior a obtida na estufa norte-sul, entre 3 % e 25 %. As diferenças maiores foram observadas entre os meses de março e agosto, período em que o sol apresenta baixos ângulos de elevação solar e neste período, a orientação leste-oeste apresentou-se mais vantajosa do que a norte-sul. A média anual da estufa leste-oeste representa 74 % da energia externa, e a da norte-sul, 65 %.

Dez5 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez60

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Gex EST.L.O EST.N.S

ENER

GIA

MÉD

IA M

ENSA

L IN

TERN

A E

EXTE

RNA

(MJ/

m2 )

88

Figura 3. Variação anual da energia solar global externa e interna Radiação difusa

As curvas representativas da variação anual da energia mensal difusa, medida dentro e fora das estufas, seguem o mesmo comportamento da energia mensal global. O valor mínimo externo ocorreu em julho e nas estufas, em junho. Na estufa leste-oeste, durante este período, a energia difusa, em média, representou 96 % da difusa externa, enquanto que na estufa norte-sul este percentual foi, aproximadamente 94 % da difusa externa.

Dez/95Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out NovDez/962

3

4

5

6

7

8

9

10

DIF.EXT. DIF.LO DIF.NS

ENER

GIA

MÉD

IA M

ENSA

L (

MJ/

m2 )

Figura 4. Variação anual da energia solar difusa externa e interna.

Albedo Na Figura 5, estão as curvas correspondentes ao albedo. No início do ciclo, o albedo

médio diário apresentou valores em torno de 0,16, 0,13 e 0,22 nas estufas leste-oeste, norte-sul e externo, respectivamente. Entre os 5 0 e o 10 0 dias, houve um decréscimo do albedo devido a ocorrência de precipitação (71,5 mm). Valores mais altos foram atingidos 15 dias após o transplantio da alface, quando o solo já estava parcialmente coberto pela cultura, e no decorrer do desenvolvimento houve um aumento gradativo. O albedo da estufa leste-oeste foi maior do que o da norte-sul durante quase todo o ciclo.

89

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 600,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

ALB.LO ALB.NS ALB.EXT.

ALBE

DO

DIAS DO CICLO

Figura 5. Variação do albedo durante o ciclo da cultura de alface, variedade Elisa.

Saldo total de radiação

As curvas da Figura 6 representam o saldo entre as radiações de onda curta e de

onda longa. No período noturno não se observam diferenças entre os valores internos e o

externo; já durante o dia, as curvas representativas do saldo total externo e da estufa leste-

oeste confundem-se, ou seja, os valores são muito próximos.

Figura 6. Saldo total de radiação solar em estufas com orientação norte-sul e leste-oeste.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Saldo total externo Saldo total norte-sul Saldo total leste-oeste

SALD

O T

OTA

L D

E RA

DIA

ÇÃO

(MJ/

m2 )

Tempo (h)

90