Drenagem e o Sistema Solo-Planta

Conceituação

Um conceito relativamente simples de drenagem agrícola, mas ao mesmo tempo bastante abrangente e muito empregado atualmente, consiste na “retirada do excesso de água do solo à uma taxa que permita uma exploração econômica das culturas e utilização por longo tempo (long-time) da área”. O termo água vem em destaque para esclarecer que na verdade refere-se à solução do solo.

Referida conceituação abrange dois aspectos de relevância, quais sejam o de se buscar a obtenção de produtividades ótimas econômicas, bem como uma integração com todos os componentes envolvidos tais como solo, cultura, irrigação, drenagem, meio ambiente, etc, no sentido de se dar ao empreendimento uma longa vida útil.

Generalidades

Extensas superfícies agrícolas localizam-se em terrenos com problemas de drenagem. Em regiões de clima úmido, a elevação do lençol freático apresenta-se na estação chuvosa, dadas as precipitações mais intensas.

O excesso de água no solo, devido aos altos níveis estacionais ou periódicos do lençol freático, tem-se constituído no principal risco para limitar a produtividade das culturas.

Conforme Curi et al. (1986), os solos de várzeas desenvolvem-se a partir de sedimentos oriundos de diversas fontes, cuja grande variabilidade horizontal e vertical influencia marcantemente as camadas dos solos resultantes.

Essas áreas de baixada abrangem um total de trinta milhões de hectares no Brasil, conforme Lamster (1980).

Qualitativamente, tais solos, por suas características químico-físicas e condições topográficas, aliadas às técnicas de drenagem e irrigação, representam grande potencial para a produção de alimentos.

À ocupação desse potencial agrícola, todavia, deverá proceder-se de forma bastante racional, necessitando-se preliminarmente de um diagnóstico adequado (reconhecimento dos solos), bem como de informações de pesquisa, sobre condições locais de solo e clima, para melhor manejá-los.

Conforme Saunders et al. (1982), no Nordeste brasileiro, os solos aluviais situados à jusante dos açudes, tornaram-se naturalmente as áreas irrigadas, isto devido a situação topográfica das mesmas em relação aos reservatórios, permitindo distribuição de água sem utilização de energia, como também os próprios açudes se prestaram como a opção mais racional de disponibilidade de água para irrigação.

Ainda conforme os autores, os solos aluviais além de apresentarem uma grande variabilidade textural e química e uma baixa condutividade hidráulica, apresentam como limitação do ponto de vista de adequabilidade para irrigação, um desnível relativamente muito pequeno entre os terrenos a serem irrigados e o leito do desaguadouro natural.

Devido a estes aspectos, referidos solos são áreas de drenagem natural limitada, permanecendo em grande parte inundadas durante a estação das chuvas, constituindo as chamadas várzeas, que pelo menos no Estado do Ceará, são ocupadas pelos carnaubais.

Incorporadas à prática da irrigação essas áreas tiveram reduzido o seu problema de drenagem superficial, pela sistematização dada aos terrenos, mas tiveram agravado o problema de drenagem subterrânea, em decorrência da magnitude e frequência das lâminas d’água aplicadas, para atendimento às demandas de irrigação.

As áreas relativamente planas que ocupam uma posição baixa no relevo, são usualmente as mais fáceis de cultivar e de irrigar, apresentando um alto potencial agrícola nas regiões áridas e semi-áridas como o Nordeste brasileiro, no entanto muito desses solos estão sujeitos à salinização quando os sistemas de irrigação são implantados. Daí porque a instalação e manutenção de sistemas de drenagem assumem fundamental importância.

Ao longo da história, a tecnologia do manejo da água na agricultura se desenvolveu com uma nítida prevalência da irrigação, enquanto a drenagem ficou marginalizada e ignorada.

Somente nos últimos anos a drenagem mereceu mais estudos e aplicações, o que foi motivado pela necessidade de maior produção em zonas úmidas e pelos problemas causados pelas irrigações em zonas áridas.

As regiões de solos salinos coincidem com aquelas mais subdesenvolvidas, embora esse subdesenvolvimento seja talvez uma consequência do clima.

Um estudo aprofundado da História comprova que a maioria das antigas civilizações tinham por sustentação da sua economia a agricultura e por estarem estabelecidas em zonas áridas e semi-áridas, a irrigação era uma condicionante insubstituível.

Essas civilizações, após decênios de uso do solo agrícola, entraram em declínio ou desaparecimento total, devido aos problemas de salinidade e encharcamento, que o desconhecimento e inabilidade no manejo da irrigação acarretaram.

Essa inabilidade, apesar do conhecimento das causas, ainda hoje é responsável pela transformação de grandes áreas da superfície terrestre em campos estéreis e de difícil recuperação (Souza, 1991).

Interrelação disciplinar

A irrigação e a drenagem devem ser consideradas duas técnicas complementares da mesma especialidade, que visa ao manejo correto do sistema solo-água-planta.

Por seu turno, a drenagem deve ser vista de forma multidisciplinar, tendo em vista a interrelação que tem com outras disciplinas tais como a Fisiologia Vegetal, a Hidrologia (estatística descritiva), a Física de Solos, a Hidráulica, a Irrigação, a Economia, a Informática, dentre outras.

Efeitos do excesso de água sobre parâmetros físicos do solo

Textura: existe uma tendência de áreas com problemas de drenagem, apresentarem predominância de silte e argila em razão da intensa deposição destas partículas nas estações chuvosas.

Estrutura: solos com problemas de drenagem podem ter sua estrutura alterada em razão de salinização, compactação consequente do trânsito de máquinas e baixa densidade de raízes.

Condutividade hidráulica: todos os fatores que afetam a estrutura têm um efeito direto sobre a condutividade hidráulica.

Temperatura do solo: a temperatura do solo afeta o desenvolvimento da planta indiretamente. Uma temperatura baixa reduz a decomposição da matéria orgânica, diminuindo a quantidade de nutrientes disponíveis à planta. Os estádios iniciais de desenvolvimento das culturas estão intimamente relacionados à temperatura do solo. Existe uma faixa de temperatura para a qual o desenvolvimento da cultura é ótimo. No entanto essa faixa varia conforme a espécie vegetal em função de processos fisiológicos inerentes. Para o milho por exemplo, cultivado na faixa de temperaturas entre 12 – 26ºC, um aumento de 1ºC acarreta um aumento em torno de 20% na produção de matéria seca. Uma das vantagens da drenagem artificial é aumentar a temperatura do solo, favorecendo a que não ocorra atraso na germinação e por conseguinte na colheita das culturas.

Aeração do solo: processo pelo qual gases dentro do perfil do solo são permutados por gases da atmosfera externa do solo. Fluxo de gases entre o interior do solo e a atmosfera livre.

P_atm = Σ P_i, sendo Pi: pressão parcial de cada elemento constituinte do ar atmosférico.

Patm = PN2 + PO2 + PCO2 + PAr + PNe + ....

No solo, a Patm total é a mesma da atmosfera livre junto à superfície do solo, mas as pressões parciais são diferentes.

Atmosfera livre:

No solo:

↓ O2: consumido por microrganismos e através do sistema radicular das plantas. (mínimo em torno de 10%);

↑ CO2: liberado em processos metabólicos que ocorrem no solo.

De acordo com a lei de Dalton, cada elemento atua independentemente.

Processos de fluxo de gases:

- Difusão: gradiente de pressão parcial do gás ou de sua concentração (∂C_i/∂Z)

- Fluxo de massa: gradiente de pressão total dos gases (dC/dZ).

Processo dominante: DIFUSÃO. O mecanismo de difusão pode ser aproximado pela equação de Fick, a qual mostra uma estreita relação com a equação de Darcy-Buckingham (1903), conforme observa-se abaixo:

sendo:

D₀: coeficiente de difusão do gás no ar (cm² • s^-1)

∂C: variação da concentração do gás (moles • cm^-3)

J: densidade do fluxo de massa (moles • cm^-2 • s^-1)

Efeitos do excesso de água sobre as plantas

Aspectos do excesso de umidade no solo

Um teor de umidade disponível no solo, dentro de uma faixa ótima, constitui um dos parâmetros imprescindíveis para o desenvolvimento das culturas, facilitando o transporte de nutrientes através das raízes.

Por outro lado, as condições de umidade excessiva na zona radicular são adversas para a maioria das culturas.

Tais adversidades não correspondem, necessariamente, à presença direta de uma umidade excessiva por si só, mas sim, à deficiência no teor de oxigênio no solo, comprometendo o transporte de nutrientes através do sistema radicular e tornando as plantas mais suscetíveis às doenças e à deficiência nutricional.

Dentro desse ambiente anaeróbico, verifica-se uma insuficiência de nitrogênio, devido à lixiviação ou à desnitrificação e ao desenvolvimento de substâncias tóxicas, conforme atestam estudos conduzidos por fisiologistas.

Basicamente, a falta de aeração constitui-se o principal agente de injúrias às plantas. Algumas evidências disponíveis indicam que efeitos deletérios são também produzidos pela atividade microbiológica em condições anaeróbicas.

A extensão de danos causados às culturas, por tais condições adversas, varia com a espécie vegetal, a duração da inundação, o estádio de desenvolvimento, além da temperatura prevalecente à época da inundação.

Em condições de campo, chuvas intensas resultam em condições temporárias de encharcamento, que determinam às raízes das plantas submeterem-se à respiração anaeróbica, produzindo, consequentemente, apenas uma pequena quantidade de energia, insuficiente para o metabolismo normal, resultando em morte das células das raízes.

Ademais, o planejamento agrícola torna-se comprometido, tendo em vista que plantios atrasados, baixa emergência das culturas e reduzida eficiência nas operações da propriedade, constituem problemas típicos do excesso de água no solo.

Pesquisas básicas têm sido conduzidas para determinar a resposta das plantas a níveis baixos de umidade no solo; todavia existe uma lacuna na literatura de trabalhos que visem a um melhor entendimento da resposta das plantas às condições de excesso de umidade no solo.

Por essa razão, pesquisas específicas que forneçam orientações confiáveis sobre a tolerância das culturas ao excesso de água no solo são particularmente necessárias, tendo em vista que eventos de chuvas frequentes causam flutuações do lençol freático próximo à superfície do solo.

A difusão do oxigênio através de poros cheios de ar é aproximadamente 10.000 vezes mais rápida que através de poros cheios de água; consequentemente, a taxa de difusão de oxigênio através da água é frequentemente o fator limitante da respiração das raízes, afirmam Clark & Kemper citados por Kanwar et al. (1988).

Níveis do lençol freático e resposta das culturas

Na literatura, existe uma escassez de estudos, para as nossas condições, em relação aos efeitos da profundidade do lençol freático sobre a produtividade.

Embora experimentos de laboratório e de campo tenham sido conduzidos nesse sentido em outras regiões, a transferência desses resultados de uma localidade para outra não é recomendável, tendo em vista as condições específicas de cada local.

De acordo com Williamson & Kriz (1970), as máximas produtividades das culturas estão associadas a uma profundidade ótima do lençol freático, e tal profundidade ótima depende do tipo de solo, tipo de cultura, clima e irrigação.

Cruciani (1981) conduziu pesquisa em casa-de-vegetação e campo experimental, tendo como objetivos estudar as respostas de uma variedade de trigo e de milho, a inundações completas do sistema radicular, no intuito de quantificar os efeitos produzidos em fases distintas do ciclo vegetativo dessas culturas.

Dentre outras conclusões, verificou que a fase mais crítica para as duas culturas foi durante o florescimento, tendo havido decréscimo de produtividade em relação às testemunhas de 32,6, 39,2 e 43,5% para o trigo e de 43,0, 60,6 e 68,9% para o milho, com respectivamente 3, 6 e 9 dias de inundação.

Sugere, ainda, o pesquisador que o tempo de drenagem da zona radicular dessas culturas deva ser inferior a três dias.

Em experimento de campo, instalado em um solo gley pouco húmico de várzea, Lima et al. (1986) estudaram os efeitos de níveis de profundidade do lençol freático sobre parâmetros de produção da cultura do feijoeiro, variedade "Preto 60 dias".

Os níveis de lençol freático, obtidos pela aplicação contínua de água no solo, compreenderam as faixas de 0,55 – 0,60, 0,61 – 0,66, 0,67 – 0,72, 0,73 – 0,78, 0,79 – 0,84, 0,85 – 0,90m.

Observaram os autores que não houve diferença estatística entre os níveis freáticos de 0,55 a 0,84m para produtividade, número de vagens por planta e número de grãos por vagem.

Verificaram, também, que a produtividade no nível freático de 0,55 – 0,60m foi 98% superior à do nível de 0,85 – 0,90m e que o lençol freático com profundidade superior a 0,84m proporcionou menor desenvolvimento vegetativo das plantas.

Enfim, esses pesquisadores demonstraram que o uso da subirrigação para o feijoeiro, como fonte de suprimento de água para as raízes, pode mostrar-se viável, desde que o lençol freático seja mantido entre 0,55 e 0,84m de profundidade.

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Fonte

COSTA, Raimundo Nonato Távora. Drenagem Agrícola. 1ª ed. Fortaleza – CE: UFC, 2008.