Métodos e alternativas de irrigação de conservação de solo e água

Foto da capa: Irrigação por conservação de água para cultivo de arroz. A conservação do solo e da água pode ser combinada com irrigação, por exemplo. irrigação por inundação de arroz no Vietnã (acima). A água também pode ser conservada promovendo a infiltração no solo, o armazenamento em tanques ou represas, ou usando a água de irrigação de forma mais eficiente.

Conservação de Água

A água pode ser conservada combatendo a erosão eólica e hídrica, conforme mencionado, mas também melhorando a Eficiência do Uso da Água, por exemplo, com o fornecimento adequado de nutrientes e irrigação da cultura.

• Em resumo, várias estratégias essenciais foram abordadas para melhorar o balanço hídrico nos campos. Isso inclui a redução da velocidade do vento para limitar a evapotranspiração da água e promover a infiltração de água no solo, o conteúdo de matéria orgânica, a estrutura do solo e o crescimento das raízes mais profundamente no solo. Além disso, o consórcio e a agrossilvicultura podem, às vezes, reduzir o risco econômico dos agricultores em relação aos problemas de seca e ser combinados com estruturas de solo que preservam a água e o solo. Figura 1 abaixo.
• A Eficiência no Uso da Água é o rendimento da cultura por unidade de água usada. Pode ser melhorado reduzindo outros problemas como fertilidade do solo ou manejo integrado de pragas ou irrigando de forma mais eficaz.
• Fatores limitantes do crescimento. A disponibilidade de água e a fertilidade do solo são os desafios mais comuns para as culturas. Investir em um sem o outro pode não ser eficaz, pelo menos em anos problemáticos. Assim como a fertilização, a irrigação pode ajudar se for bem aplicada e pode prejudicar se for mal feita. A nutrição das culturas não visa apenas remover outra restrição ao crescimento das culturas, mas também afetar a resiliência à seca.
• Às vezes, a nutrição melhorada das culturas também pode economizar água diretamente. A deficiência de potássio (elemento K) enfraquece a capacidade das partes verdes de fechar os poros (estômatos) e interromper a transpiração quando necessário. A deficiência de K geralmente dá margens amareladas ou murchas às folhas maduras antes que as folhas fiquem velhas. A deficiência de fosfato (P) retarda o crescimento de todas as partes e a maturidade. A falta severa de nutrientes geralmente faz com que pequenos topos produzam açúcar apenas para um sistema radicular pequeno e raso, por exemplo, em algumas pequenas fazendas tropicais.
• No entanto, um nível muito alto de nutrientes combinado com água suficiente no solo pode tornar os sistemas radiculares mais curtos e superficiais. Isso ocorre porque os topos bem fornecidos podem usar quase todos os seus açúcares para um novo crescimento, deixando pouco para as raízes. Isso também está documentado no caso do fosfato, apesar das generalizações conflitantes na literatura.
• As quantidades de irrigação podem ser mais eficazes regando quando necessário. Existem fórmulas matemáticas que podem ser usadas para calcular isso. Além disso, a umidade do solo pode ser observada em profundidade relevante (cor e sensação), e plantas indicadoras de seca sensíveis podem mostrar claramente o estresse hídrico antes que a cultura pare de crescer e depois o demonstre. Os cálculos podem ser baseados na temperatura diária, vento, colheitas, eficiência do solo e irrigação e chuva, por exemplo, usando FAO (www.fao.org/3/S2022E/s2022e08.htm) ou aplicativos adequados. Eventos de chuva abaixo de 2 mm podem ser descartados como ineficazes para o crescimento das plantas. Além disso, a temperatura da folha aumenta quando a planta para de transpirar fechando as células labiais (estômatos). Um drone, balão ou pipa com uma câmera IR pode ajudar.
• Estágios sensíveis da cultura. A irrigação pode ser focada em estágios sensíveis à seca das culturas, como germinação, polinização e enchimento de grãos/frutas. Para arroz jovem úmido (=arroz em casca), controle de ervas daninhas por inundação e apenas algumas vezes é suficiente. Isso pode economizar muita água em comparação com inundações constantes. Isso pode ser combinado com a semeadura ou plantio de arroz em fileiras e tipos recentes de ferramentas simples de capina. Google ex.: Sistema de Intensificação de Arroz (SRI). No entanto, a irrigação em clima quente e ensolarado também pode levar o calor da superfície até a semente, enquanto o solo seco é mais isolante. A irrigação em clima quente pode, em qualquer caso, ser menos eficaz.
• A eficiência da irrigação pode ser melhorada usando irrigação por aspersão em comparação com irrigação por inundação (na maioria dos campos). A inclinação adequada e a permeabilidade do solo são importantes para a irrigação por inundação. Gotejamento e irrigação por gotejamento similar são mais eficazes, mas requerem investimentos relativamente altos. No entanto, o agricultor pode usar mangueiras móveis. A água pode esquentar nos canos acima do solo, mas as aberturas que obstruem os canos subterrâneos podem ser ainda mais desafiadoras. Sistemas de pequena escala podem ser montados perto de um recipiente elevado com filtros. Fotos e introdução podem ser vistas aqui: irrigação por gotejamento.
• A irrigação superficial frequente é necessária principalmente no estabelecimento de plantas, por exemplo, usando pequenas sementes ou mudas. Fornecimento de grandes quantidades de água e grandes quedas rápidas podem danificar a estrutura do solo. No entanto, irrigação menos freqüente dá menos evaporação da superfície do solo. Umedecimento mais profundo do solo pode promover um desenvolvimento radicular mais profundo. O sistema radicular pode absorver água e nutrientes móveis como nitrato-nitrogênio (NO₃-) e potássio (K⁺) que podem ter sido lavados (lixiviados) em camadas profundas do solo devido a chuvas intensas em solo descoberto. Raízes rasas também podem ajudar a absorver nutrientes na camada superficial do solo. Além disso, sistemas radiculares longos (não profundos) com fungos simbióticos comuns e umidade são particularmente importantes para absorver o fosfato. As plantas jovens precisam da maior disponibilidade. Se muita água precisa ser aplicada simultaneamente, então a erosão, escorrimento, compactação e vedação da superfície dos poros podem ser um problema. Assim, vasos regados precisam de misturas de vasos arenosos ou fibrosos. A água pode vazar lentamente de uma mangueira, bolsa ou outro recipiente adequado ou ser derramada em um buraco onde a superfície do solo pode selar e liberar a água lentamente. A areia retém pouca água e se move rapidamente. A argila retém muita água deixando pouco para as plantas absorverem, e o ponto de murcha do solo será atingido primeiro. A textura média, silte, retém a maior parte da água disponível para as plantas, mas é erodível e dá uma estrutura de solo instável. Texturas mistas e matéria orgânica melhoram a capacidade do solo de reter a água disponível para as plantas e reduzem os problemas de estrutura do solo. Substâncias artificiais também podem aumentar a capacidade de retenção de água, mas um tipo comum, amida poliacrílica, é suspeita de causar risco de câncer.
• O crescimento profundo das raízes pode reduzir as necessidades de irrigação ao dar acesso à água e possibilitar o crescimento profundo das raízes das culturas seguintes. Algumas plantas podem abrir solos compactos, por exemplo, feijão bóer (Cajanus cajan) em trópicos semiáridos e, por exemplo, tremoço amarelo ou rabanete forrageiro em clima temperado. Poros grandes e profundos após algumas raízes mortas podem levar a água para baixo rapidamente. Pode ajudar contra a erosão, mas às vezes a água pode se mover muito fundo muito rapidamente com nutrientes, até mesmo fosfato e pesticidas. Raízes bem desenvolvidas de gramíneas perenes e centeio podem ser consideradas, mas as raízes principais tendem a penetrar melhor. As raízes podem ser bloqueadas por hardpans (camadas) de óxidos de ferro avermelhados, argila compacta e solo ácido – com pH na água (solo: água 1: 2,5) inferior a 5,5 para plantas sensíveis e 5,0 para outras. Em tais solos ácidos ricos em alumínio trocável (solúvel em ácido), as raízes não podem se estender bem e ficam atrofiadas em plantas sensíveis. A calagem de solos tropicais acima de pH 5,5 na água geralmente causa deficiências de micronutrientes que afetam a cor, a forma ou os frutos das folhas jovens. O pH extraído em CaCl₂  ou KCl diluído será cerca de 0,5 e 1,0 unidades menor, respectivamente. Veja também o capítulo planejado sobre manejo integrado da fertilidade do solo.
• A drenagem é muitas vezes negligenciada durante a irrigação. O excesso de água deve poder ser drenado. Em áreas áridas e semi-áridas, a chuva geralmente será muito baixa para remover os sais da água de irrigação do solo. Os sais se acumularão sem cuidado e causarão toxicidade às plantas (por exemplo, sódio, cloreto e bicarbonato são tóxicos para plantas sensíveis). Assim, às vezes é necessário irrigação excessiva com drenagem. É necessário cuidado especial se pudermos sentir o gosto dos sais na água de irrigação. A condutividade elétrica (CE) indica a concentração total de sal, mas o método analítico (concentração e unidades) é importante e a tolerância da planta difere muito. O sódio (Na⁺) também é um problema para a estrutura do solo, principalmente se a quantidade de cálcio e magnésio for baixa. O solo também pode se tornar muito alcalino e a matéria orgânica se dispersa, dando origem a solos alcalinos pretos. Também ocorrem solos alcalinos brancos afetados por sal. O uso de gesso (CaSO₄ e/ou arbustos de sal (Atriplex spp.) pode ajudar. A irrigação, pelo menos em áreas semiáridas e áridas, requer mais percepção ou experiência do que pode ser coberto aqui.
• O “Mulch” às vezes pode reduzir a perda de água das superfícies.

Mulch (ou cobertura morta) é uma cobertura superficial de serpilheira morta ou outros materiais. A superfície do solo sob a cobertura geralmente parecerá mais fria e úmida. No entanto, a chuva leve também pode ficar no topo da cobertura morta, longe das raízes, e a cobertura morta pode abrigar insetos que cortam mudas e atraem galinhas ou cobras. O fogo pode se espalhar na cobertura morta, ou o nitrogênio pode se perder no ar como amônia da cobertura morta rica em N. Uma superfície de solo visivelmente seca só secará lentamente se não houver plantas ativas ou grandes torrões de solo. Isso é causado pela sucção (movimento capilar da água) quebrada pela seca da superfície.

• Às vezes, as estufas reciclam grande parte da água utilizada. Ainda assim, é necessária ventilação suficiente para manter os níveis de CO₂  altos durante o dia. No Reino Unido, o CO₂ das usinas de energia é reciclado para enormes estufas próximas, mas requer gases de escape limpos e controlados monitorados, por exemplo, monóxido de carbono (CO) tóxico.
• Plantas tolerantes à seca podem ajudar. Uma planta tolerante à seca pode ter uma ou mais das seguintes habilidades-características:
• pode crescer rapidamente topos e raízes quando as chuvas são confiáveis,
• os brotos e as raízes podem sobreviver a períodos de seca (genes diferentes),
• reproduzir (por exemplo, produzir frutos ou grãos) e amadurecer cedo, quando ainda há bastante umidade no solo, e “escapar” da seca,
• têm camadas de cera/pêlos e folhas rolando juntas.
• Conservar frutas e vegetais em vez de cultivá-los irrigados na estação seca. Para evitar o escurecimento das frutas secas, o aquecimento controlado a cerca de 60-80°C por cerca de 5-10 minutos pode ser usado para estragar algumas das enzimas fenolase que causam escurecimento por oxidação. Antioxidantes, por exemplo, suco de limão, também podem ajudar por um tempo (Zawawi et al. 2022). A agrossilvicultura também pode fornecer madeira para boas estruturas de secagem e armazenamento.
• Um método de estabelecimento de baixo custo, como a semeadura direta melhorada, pode ajudar as plantas a tolerar a escassez de água, promovendo o crescimento precoce das raízes. Pode ajudar a evitar o estágio sensível em que as raízes danificadas devem fornecer água aos topos ou tornando acessível o restabelecimento em caso de falha. O que aparece como um problema de seca durante a germinação no sol quente pode ser devido ao calor da superfície do solo. Em alguns casos, o cultivo de mudas, por exemplo, de uma estufa irrigada ou telado, pode economizar água de irrigação se feito corretamente.
• Abordagem integrada, mais irrigação não é a única solução para a escassez de água ou para a agricultura, como muitos afirmam. No entanto, se for bem aplicado, muitas vezes pode ajudar muito. No entanto, se for aplicado da maneira errada, pode ser devastador. Para resumir, muita água pode ser conservada por uma abordagem integrada e holística para o abastecimento de água das culturas (e o gado recebendo sombra e sendo alimentado com boa ração). No entanto, muitos detalhes são importantes e muitas vezes negligenciados. Mais detalhes sobre alguns aspectos podem ser encontrados em outras seções.

Figura 1.  Conservação de água no local (“in situ”). A conservação da água pode incluir a infiltração de água ou valas de retenção (se os deslizamentos de terra não forem um problema). P A maioria dos métodos de conservação do solo e da água pode ajudar reduzindo o vento e/ou aumentando a infiltração de água através da superfície do solo e matéria orgânica do solo. A conservação da água também pode incluir métodos eficazes de irrigação — e resolver outros problemas das plantas para que possam usar a água disponível de forma eficaz. De Muriuki & Macharia (2011).

Referências

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Muriuki JP, Macharia PN 2011 Green Water Credits Report K12: Inventory and Analysis of Existing Soil and Water Conservation Practices in Upper Tana, Kenya. https://www.isric.org/documents/document-type/green-water-credits-report-k12-inventory-and-analysis-existing-soil-and Open access.

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Zawawi N A F et al. 2022 How Thermal, High Pressure, and Ultrasound Inactivation of Various Fruit Cultivars’ Polyphenol Oxidase: Kinetic Inactivation Models and Estimation of Treatment Energy Requirement. Appl. Sci. 2022, 12, 1864; https://doi.org/10.3390/app12041864