Fertirrigação
Tipos de injetores
Injetor elétrico de fertilizantes
Compatibilidade de fertilizates

A irrigação é uma técnica agrícola que tem como principal finalidade levar água à cultura no tempo e quantidade adequada para que a mesma expresse seu potencial produtivo de maneira economicamente viável.

Os diversos sistemas de irrigação disponíveis atualmente no mercado dão aos produtores acesso a uma moderna tecnologia, que juntamente com manejo equilibrado da adubação e tratos culturais, reúnem todas as condições para que as culturas expressem seu real potencial produtivo. Atualmente, os insumos, água e nutrientes podem caminhar juntos, sendo possível disponibilizá-los ao sistema solo-planta, ao mesmo tempo, através da fertirrigação, com vantagens.

Quando se trabalha com agricultura irrigada existem duas questões básicas: Quando se deve irrigar? Quanto de água deve ser aplicado? Portanto, saber o momento certo de iniciar as irrigações e quanto de água aplicar a uma cultura são o princípio básico do manejo “racional” da irrigação. Conhecimento da fisiologia da cultura, os períodos (estádios) críticos de consumo de água e seus reflexos na produtividade são essenciais para o bom planejamento do manejo de aplicação de água.

A escolha do sistema de irrigação deve basear-se em análise técnico-econômica, levando-se em consideração o tipo de solo, topografia, clima, cultura, custo do equipamento, energia, qualidade de água disponível, mão-de- obra, etc.

Dentre os sistemas de irrigação, o que propicia produtividade elevada e melhor qualidade de frutos do meloeiro, destaca-se a irrigação por gotejamento. Esse sistema, de modo geral, trabalha com turno de rega ou frequência de irrigação menor ou igual a 3 dias, pois se caracteriza por possuir emissores de baixa vazão e por isso necessitam de mais tempo para aplicar uma determinada lâmina de água em comparação com outros sistemas de irrigação.

Atualmente, o mercado dispõe de diversos tipos de gotejadores, podendo ser intrusos, ou seja, incorporado à mangueira e também sobre esta. Os fabricantes vêm desenvolvendo gotejadores com diversas características com intuito de melhorar a eficiência de aplicação de água, por exemplo, os gotejadores autocompensante e antidrenante. Um sistema localizado, muito usado por pequenos e médios irrigantes, são as fitas gotejadores que, basicamente, diferencia-se da mangueira com gotejador por trabalhar com baixa vazão (0,5 L/h a 2 L/h) e baixa pressão de serviço (0,5 a kgf/cm²), possui menor custo financeiro, mas menor durabilidade a campo. A maioria dos sistemas de irrigação por gotejamento trabalham na faixa de pressão de 0,5 kgf/cm² a 2 kgf/cm² com vazões variando de 0,5 L.h^-1 a 5 L.h^-1. Como regra geral, o espaçamento entre gotejadores mais usados são 0,20 m a 0,30 m para solos de textura grossa e 0,50 m a 1 m para solos de textura média e fina. Já para os sistemas de fita gotejadora os mais usados são emissores espaçados de 0,10 m a 0,30 m, respectivamente.

A necessidade de água do meloeiro, do plantio à colheita, varia de 3.000 m³/ha a 5.500 m³/ha, dependendo da condição edafoclimática local e da cultivar. O ciclo da cultura, para fins de irrigação pode ser dividido em quatro estádios distintos (inicial, vegetativo, frutificação e maturação). A duração de cada estádio depende, principalmente, das condições locais de clima, solo e cultivar. Os estádios de desenvolvimento da cultura, para efeito do manejo de irrigação pode ser dividido em:

a) Estádio inicial (Estádio I) da cultura compreende o período que vai da emergência até as plantas atingirem 10% do desenvolvimento vegetativo (DV).

b) Estádio vegetativo (Estádio II) vai do fim do estádio inicial até o início do florescimento, compreende espaço entre 10% do DV até aproximadamente 80% do desenvolvimento máximo da parte aérea.

c) Estádio de frutificação (Estádio III) é o período que estende de 80% do desenvolvimento vegetativo (início do florescimento) até inicio da maturação dos frutos, é o período mais crítico do meloeiro quando a deficiência de água no solo pode afetar sobremaneira a produtividade e qualidade dos frutos. A deficiência de água reduz o pegamento e o tamanho de frutos, comprometendo a produtividade, enquanto, o excesso favorece a ocorrência de doenças e lixiviação de nutrientes. No período de máxima necessidade hídrica da cultura (frutificação) a umidade do solo deve permanecer próxima à capacidade de campo (CC) que, para solos de textura grossa (arenoso) normalmente corresponde ao teor de água que está retido a uma força que varia de -8 kPa a -15 kPa, e solos de textura fina de -25 kPa a -40 kPa.

d) Estádio de maturação (Estádio IV) dos frutos corresponde do início da maturação até a colheita dos frutos.

A quantidade de água a ser aplicada pode ser estimada de diversas maneiras, como: determinando a quantidade de água presente no solo e aplicando água para elevar o teor de água do solo a capacidade de campo. Outra maneira bastante usada é estimar a evapotranspiração da cultura, repondo ao solo a quantidade de água evapotranspirada. A estimativa da lâmina de irrigação pode ser feita usando dados agroclimáticos ou dados de solo, que pode ser chamada de estimativa via clima e estimativa via solo, pode-se, também, usar os dois métodos de estimativa da lâmina de irrigação.

Normalmente, nos deparamos com os seguintes tipos de critérios para manejo de irrigação:

a) Turno de rega fixo e lâmina de irrigação variável – Neste critério, a irrigação é feita em intervalos de dia fixos e a quantidade de água de irrigação variável. Esse critério é usado em perímetros de irrigação, onde os irrigantes têm dia fixo para receber água em seu lote.

b) Turno de rega fixo e lâmina de irrigação fixa – Neste critério a irrigação é feita em intervalos de dia fixos e a quantidade de água de irrigação fixa. Esse critério também é usado em perímetros de irrigação, onde os irrigantes, além de terem dia fixo de receber água em seu lote, também têm uma quantidade de água disponível fixa.

c) Turno de rega variável e lâmina de irrigação fixa – Neste critério a frequência de irrigação é variável, ou seja, não existe dia pré-definido para irrigar, e a quantidade de água para irrigação é fixa. Muito usado em área onde o irrigante recebe água em seu lote constantemente, porém, em quantidade fixa.

d) Turno de rega variável e lâmina de irrigação variável – Neste critério tanto o dia de irrigar quanto à lâmina de irrigação é variável, ou seja, quando irrigar e quanto irrigar (quantidade). Esse método é usado em empreendimento particular e dá ao irrigante mais flexibilidade no desenvolvimento dos trabalhos na propriedade.

Em condições de demanda hídrica elevada e solos arenosos, a frequência de irrigação (turno de rega) é diária, às vezes faz-se necessário mais de uma aplicação de água por dia.

A quantidade de água a ser aplicada a uma dada cultura pode ser estimada pelo cálculo da evapotranspiração diária ou do intervalo de dias (turno de rega) entre duas irrigações.

O tanque Classe “A”, é um instrumento bastante usado na estimativa da evapotranspiração, recomenda-se adotar certos cuidados na escolha do local e na instalação do tanque, tais como: evitar a instalação próxima a construções, açudes e/ou plantações de porte alto; pois estes podem influenciar na evaporação da água (vento, umidade relativa do ar, temperatura e insolação); deve ser colocado em um local de fácil acesso e que seja representativo da área a ser irrigada. Juntamente com o tanque devem ser instalados anemômetro e pluviômetro.

O tanque Classe “A” foi desenvolvido para simular a evaporação da superfície de um lago, porém, foi adaptado para estimar a evaporação na superfície do solo. Para tanto, foram ajustados coeficientes do tanque (Kp). Existe valor de Kp para duas condições de cobertura do solo, onde se leva em consideração a umidade relativa do ar, bordadura da área de instalação e velocidade do vento local (Tabela 1). Porém, atualmente as pesquisas mostram que o uso da tabela somente é recomendado, quando na região não se dispõem de parâmetros que permitam calcular os valores de Kp, dados pela seguinte relação:

Kp = ETo/ Ev (1)

Em que: ETo é a evapotranspiração de referência (mm/dia), que pode ser estimada usando a equação de Penman-Monteith e Ev é a evaporação da água no tanque Classe “A” (mm/dia).

Muitos irrigantes usam somente um valor médio de Kp para todo o ano, podendo acarretar em erros por excesso ou escassez do valor do volume de água a ser aplicada via irrigação, causando danos ao desenvolvimento e produção das culturas. Recomenda-se determinar valores de Kp diários e ajustar valores médios para cada mês do ano. Normalmente, dado pela análise de dados históricos, para o polo irrigado Petrolina, PE/Juazeiro, BA usa-se valor médio de Kp = 0,75.

De posse dos valores de Kp, para o cálculo da evapotranspiração de referência (ETo), basta usar a expressão:

ETo = Ev x Kp (2)

Com advento das estações agrometeorológicas e de programas computacionais o ETo pode ser obtido diretamente das estações.

Para a estimativa da evapotranspiração da cultura (ETc) ou lâmina líquida a ser aplicada (LL), utiliza-se a relação:

ETc = LL = Kc x ETo (3)

Em que: ETc ou LL é dada em mm/dia e Kc é o coeficiente de cultura (decimal), que é usado para ajustar os valores de ETc às condições de desenvolvimento da cultura.

Em média, podem-se utilizar os seguintes valores de coeficientes de cultura (Kc) para o meloeiro: 0,75 para primeira quinzena do plantio; 0,85 para segunda quinzena e de 0,80 da terceira quinzena, em diante. Para as condições edafoclimática dos Tabuleiros Costeiro do Estado do Piauí recomendam-se valores de Kc de: 0,52 para o estádio vegetativo (0 a 18 dias após a emergência da cultura - DAE); 0,88 para o período da floração (19 a 26 DAE); 1,13 para o período de formação dos frutos (27 a 45 DAE); e 0,91 para o período de maturação dos frutos e colheita (45 a 55 DAE). Também, existem valores de coeficiente de cultura para o meloeiro, que relacionam a profundidade efetiva do sistema radicular da cultura com o sistema de irrigação usado (Tabela 2).

A irrigação localizada caracteriza-se por aplicar água de maneira pontual ou em faixas molhadas diretamente nas raízes da cultura. O sistema por gotejamento na maioria das vezes não molha toda a superfície do solo, portanto nesse sistema deve ser incluído um coeficiente de redução na quantidade de água a ser aplicada.

Assim sendo, a quantidade de água necessária para irrigação localizada (evapotranspiração) será:

Em que: ET_g é a evapotranspiração na área irrigada por gotejamento (mm/dia) e P a porcentagem de área molhada em relação à área total (irrigação em faixa molhada).

O cálculo da percentagem de área molhada (P) é dado por:

Na literatura encontram-se recomendações para se adotar percentagem mínima (Pmin) molhada para cada região: regiões úmidas: 20% e regiões áridas: 33%. Entretanto, muitos pesquisadores recomendam uma percentagem mínima de molhamento de cerca de 40%, nas condições de Semiárido.

A lâmina bruta (L_b) ou irrigação total necessária, para irrigação localizada, é dada por:

A eficiência de irrigação (E_i) ou de aplicação para o sistemas de irrigação localizado devem ser maiores ou igual a 90% (E_i ≥ 90%). O Σ significa o somatório da evapotranspiração do período considerado entre irrigações, ou seja, caso o manejo da irrigação for em turno de rega de 2 dias, deve-se somar a evapotranspiração (ET_g) desses 2 dias e aplicar na equação 6.

A determinação do tempo de funcionamento por posição varia de acordo com a lâmina de água a ser aplicada e vazão dos emissores. Para se efetuar os cálculos deve-se considerar a disposição da "mancha" de molhamento na superfície do solo, ou seja, se forma uma faixa molhada contínua (Figura 1) ou por planta. Podendo ser calculadas da seguinte fórmula:

1. Tempo de funcionamento por posição para irrigação em faixa contínua:

Em que: T_i é o tempo de irrigação (h); E_g é o espaçamento entre gotejadores ao longo da linha lateral (m); E_L é o espaçamento entre linhas de gotejadores ou linhas laterais (m) e q é a vazão do gotejador (L/h).

Fonte: Marcos Brandão Braga.

Figura 1. Área de faixa molhada.

Em que: A_p é a área representada por cada planta ou cova (A_p = E_p x E_Lp) em m², ou seja, E_p é o espaçamento entre plantas e E_Lp é o espaçamento entre linhas de plantas (m); e n é o número de gotejadores por planta.

Fonte: Marcos Brandão Braga.

Figura 2. Área representada por cada planta.

É importante observar a seguinte regra básica: quando a porcentagem de área molhada for maior que a percentagem de área coberta (sombreada), recomenda-se usar no cálculo da lâmina de irrigação, a percentagem de área molhada, caso contrário, usa-se a percentagem de área coberta ou sombreada. Em outras palavras, uma vez a área sombreada fique maior que a molhada deve-se passar a adotar a percentagem de área sombreada.

Par facilitar o manejo da irrigação pode ser construída uma tabela contendo os valores de ET_o e os respectivos Ti, conforme apresentado na Tabela 3.

O intervalo entre as irrigações (frequência de irrigação ou turno de rega) é uma decisão do técnico tendo como base as características de operação do sistema de irrigação da área, características físico-hídricas do solo e do estádio fenológico da cultura, desde que reponha ao solo a demanda hídrica requerida pela cultura no período de tempo considerado, e que essa não sofra déficit hídrico capaz de afetar sua produção.

Fertirrigação

A fertirrigação na cultura do meloeiro pode induzir incrementos significativos tanto na produtividade quanto na qualidade de frutos. Em termos práticos, o gotejamento sem aplicação de fertilizantes via água de irrigação, é pouco eficiente, resultando em pequeno incremento na produtividade. Há várias possibilidades de manejo da fertirrigação. As Tabelas 4 e 5 apresentam manejos de fertirrigação para dois tipos de solo.

É preciso ter em mente que o sucesso da fertirrigação depende do bom planejamento e execução da irrigação que, em excesso, pode incrementar perdas de nutrientes, principalmente de nitrogênio, o que pode contaminar os aquíferos subterrâneos e superficiais.

Tipos de injetores

Nos injetores tipo Venturi o fluxo de fertilizante injetado na rede estará em relação direta à pressão da água à entrada do mecanismo, com uma pressão mínima da ordem de 150 kPa. A vazão varia, nos modelos mais usuais, entre 50 L.h^-1 e 2.000 L.h^-1. A vazão mínima que deve passar através do “Venturi” depende de sua capacidade e varia de 1 m³.h^-1 para os modelos de 1” a mais de 20 m³.h^-1 para Venturi de 2” de alta capacidade de sucção.

Estes tipos de injetores ou dispõem de um bocal de vazão constante com o qual a vazão do fertilizante injetado é constante ou, em caso contrário, segundo a pressão de entrada e a perda de carga produzida na tubulação principal se obtenham diferentes vazões de injeção, as quais são indicadas pelo fabricante. Salienta-se que o valor da capacidade de sucção do Venturi indicado pelo fabricante se refere à água pura. Esta capacidade se reduzirá à medida que a densidade da solução fertilizante aumentar.

A maior vantagem destes injetores de fertilizantes é a simplicidade do dispositivo, bem como seu preço, manutenção e durabilidade, além de não necessitar de uma fonte de energia especial. Como limitação, pode-se citar a grande perda de carga provocada pelo estrangulamento da tubulação, podendo variar de 10 % a 50% da pressão de entrada, dependendo do modelo.

Entretanto, existem soluções alternativas para contornar essa limitação, escolhendo-se o esquema de instalação mais adequado, dentre as três formas de instalação: instalação do injetor diretamente na linha de irrigação, instalação por meio de uma derivação tipo “by pass” e instalação do injetor com uma bomba auxiliar.

A instalação diretamente na linha de irrigação, dependendo das condições hidráulicas existentes, pode ser inviável em decorrência das elevadas perdas de carga. Normalmente, quando instalado na linha principal, o Venturi é de difícil regulagem, porque a taxa de injeção é muito sensível à variação de pressão (Figura 3).

	Desenho: José Clétis Bezerra.
Figura 3. Detalhe do sistema hidráulico de um Venturi.

A instalação do Venturi em um esquema "by pass" a partir da linha de irrigação utilizando uma tubulação de menor diâmetro, reduz a perda de carga localizada e facilita a operação de injeção. Esse esquema permite, ainda, o benefício adicional de possibilitar a instalação de um Venturi de baixa capacidade de injeção (pequeno diâmetro) em uma tubulação de irrigação de elevado diâmetro. Contudo, ainda é necessária que seja efetuada uma pequena perda de carga através da instalação de um registro na linha de irrigação para desviar parte do fluxo de água para o Venturi.

Quando uma bomba auxiliar é instalada para proporcionar o diferencial de pressão necessário para injeção do fertilizante através do Venturi (Figura 3), tendo como desvantagem o custo mais elevado de instalação do sistema de irrigação. Em muitos casos, quando se quer evitar grandes perdas de carga, se instala um pequeno equipamento de bombeamento antes do Venturi.

Desenho: José Clétis Bezerra

Figura 4. Instalação de Venturi utilizando bomba auxiliar.

Injetor elétrico de fertilizantes

As bombas injetoras com motor elétrico estão muito desenvolvidas porque são utilizadas não somente para a injeção de fertilizantes na agricultura convencional e orgânica. Como também nos tratamentos de águas, nas indústrias. Nos modelos mais usados a pressão de injeção varia entre 4 e 12 atmosferas e os volumes injetados variam entre 1 L.h-1 e 1.500 L.h-1.

A vazão real é praticamente igual à teórica, uma vez que o rendimento volumétrico está muito próximo de 100%.

Para modificar a vazão é possível variar a velocidade C do pistom ou o número N de ciclos por hora. O usual é o primeiro: as bombas injetoras têm um comando exterior para regular a vazão (parafuso micrométrico), que atua deslocando a excêntrica, modificando a velocidade do pistom, o qual regula a vazão. A regulagem pode ser feita com a bomba parada ou em funcionamento. As bombas injetoras são definidas por sua vazão nominal e a regulagem se estabelece como uma porcentagem dela, geralmente entre 10% e 100%.

Atualmente, é o sistema mais exato e desenvolvido. Dentre suas vantagens podemos destacar: fácil automação, e regulação da partida e da parada dentro de um programa de irrigação.

Foto: José Maria Pinto.

Figura 5. Bomba injetora com motor elétrico.

Compatibilidade de fertilizates

Para evitar problemas de precipitação e, posteriormente, de entupimento, recomenda-se avaliar a compatibilidade de fertilizantes com a água de irrigação a ser utilizada e com outros produtos a serem aplicados simultaneamente. Um teste simples de compatibilidade pode ser feito misturando um ou mais fertilizantes a serem injetados com a água de irrigação em um recipiente, na mesma taxa de diluição a ser utilizada. Neste caso, deve-se ter o cuidado de usar a própria água de irrigação para solubilizar os fertilizantes; agitar a solução por alguns minutos e observar, por pelo menos uma hora, a ocorrência de precipitados ou turbidez acentuada na solução. Se a solução permanecer clara e transparente, será provavelmente seguro injetar os fertilizantes testados no sistema de irrigação. A Tabela 4 apresenta uma orientação geral da compatibilidade da mistura de alguns fertilizantes e micronutrientes.

Algumas regras básicas de compatibilidade a serem observadas durante a mistura e injeção de fertilizantes incluem, segundo Marouelli, et al. (2003):

- Realizar um teste rápido de compatibilidade misturando os fertilizantes a serem injetados com a água de irrigação.

- Colocar, inicialmente, no tanque de mistura no máximo 70% da água requerida para a mistura.

- Misturar fertilizantes líquidos à água antes de adicionar fertilizantes sólidos solúveis.

- Adicionar fertilizantes sólidos lentamente na água, mantendo a solução agitada para evitar formação de aglomerados que dificultem a solubilização.

- Adicionar os ácidos lentamente na água e nunca água ao ácido.

- Não misturar fertilizantes que contenham o radical sulfato com fertilizantes ou águas contendo concentrações de cálcio acima de 400 mg L^-1 ou de magnésio acima de 240 mg L^-1. O resultado será a formação de gesso insolúvel que poderá entupir filtros e gotejadores.

- Não injetar fertilizantes fosfatados em água com concentração de cálcio acima de 60 mg L^-1, sob o risco de formar precipitados de fosfato de cálcio.

- Não misturar fertilizantes fosfatados com produtos contendo magnésio e ferro sob o risco de se formar fosfato de magnésio ou de ferro, que são insolúveis e podem entupir filtros e gotejadores.

- Usar somente ácido fosfórico com alto grau de pureza para minimizar risco de obstrução de gotejadores.

- Ácidos e fertilizantes acidificados são compatíveis com micronutrientes na forma de sulfatos até 1,5% (em peso), mas são incompatíveis com quelatos.

- Não injetar fertilizantes contendo cálcio em água com mais de 305 mg L^-1 de carbonato ácido (HCO₃) e pH acima de 7,5, sob o risco de precipitar sais de cálcio.

- Evitar a injeção de fertilizantes contendo cálcio, magnésio e enxofre, pois podem formar compostos insolúveis.

- Não injetar fertilizantes nitrogenados na forma nítrica em águas contendo cálcio e magnésio, pois a elevação do pH da água poderá precipitar esses elementos.

A aplicação de fertilizantes via água de irrigação envolve três fases. Na primeira, deve-se aplicar somente água para o equilíbrio hidráulico do sistema de irrigação, e permitir maior uniformidade de distribuição dos fertilizantes. Na segunda, faz-se a fertirrigação e na terceira fase, aplica-se água para lavar sistema de irrigação. Durante a segunda fase, o fertilizante é efetivamente aplicado não devendo ser inferior a 10 minutos. A terceira fase dever ser suficiente para lavar completamente o sistema de irrigação, para minimizar problemas de corrosão, entupimento de gotejadores e desenvolvimento de microorganismos no sistema e melhor incorporação do fertilizante na zona do sistema radicular. Esta recomendação, no entanto, deve ser tomada apenas como guia e não como regra, devendo ser ajustada para cada específico.

A frequência da fertirrigação depende, dentre outros fatores, do tipo de fertilizante e do solo. Fertilizantes com maior potencial de lixiviação, como os nitrogenados, devem ser aplicados mais frequentemente que aqueles com menor potencial, como os potássicos. Todavia, na prática, os fertilizantes são aplicados com a mesma frequência. Em solos arenosos, a frequência da fertirrigação deve ser a mesma da irrigação.