DETERMINAÇÃO DE COEFICIENTES CULTURAIS EM POMAR DE PÊRA ROCHA NA REGIÃO DO OESTE

Conceição, N.1; Paço, T. A. 2, Silva, A. L. 3 e Ferreira, M. I. 4 Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa 1nuconceicao@yahoo.com.br 2tapaco@isa.utl.pt 3aleovigildo@isa.utl.pt 4isabelferreira@isa.utl.pt Resumo

A evapotranspiração das culturas é frequentemente estimada recorrendo a uma abordagem que combina o uso da evapotranspiração de referência e de coeficientes culturais empíricos proposta há décadas e recentemente vulgarizada pela Food and Agriculture Organization of the United Nations – FAO. Para as nossas condições, diversos trabalhos recentes em pomares (pessegueiro e kiwi) permitiram concluir a não concordância entre coeficientes culturais propostos pela metodologia da FAO e coeficientes culturais obtidos localmente em condições experimentais. Uma vez que os coeficientes culturais obtidos localmente apresentavam valores mais baixos de forma consistente, decorre a necessidade de proceder à aferição dos coeficientes culturais preconizados pela FAO, de maneira a obter melhores estimativas da evapotranspiração, sobretudo em situações em que se pretende minimizar o uso da água e em culturas economicamente importantes. Este é o caso da pêra-rocha, uma cultura relevante no nosso país, sobretudo na região do Oeste (onde se situa cerca de 95 por cento da área total da produção nacional) para a qual nunca se efectuou nenhum estudo deste tipo. O presente trabalho apresenta os resultados obtidos para os coeficientes culturais de um pomar de pêra-rocha a partir da medição directa da evapotranspiração obtida com um método micrometeorológico. O trabalho experimental decorreu na zona do Oeste (Vale de Maceira, Caldas da Rainha) numa parcela de 2,5 ha inserida num pomar de cerca de 34 ha de pomóideas. Para a medição da evapotranspiração do pomar utilizou-se o método das flutuações instantâneas, um método que é rigoroso mediante uma cuidada validação das condições de medição. As medições da evapotranspiração e o cálculo da evapotranspiração de referência permitiram a determinação dos coeficientes culturais do pomar. O coeficiente cultural médio (para a fase de pleno desenvolvimento vegetativo) obtido através das medições da evapotranspiração foi cerca de 0,5, inferior aos tabelados para pomares de pêra (0.95 a 1.2, Allen et al., 1998), confirmando a necessidade de realizar este tipo de ajustamento. Tal permitirá a obtenção de estimativas da evapotranspiração mais rigorosas, possibilitando uma economia de água importante, com repercussões económicas e ambientais relevantes. Palavras-chave: evapotranspiração, flutuações instantâneas, programação da rega, fluxo de seiva. CROP COEFFICIENTS DETERMINATION FOR A PEAR ORCHARD (Pyrus communis L.) IN THE OESTE REGION, PORTUGAL (VAR. ROCHA)

Abstract Crop evapotranspiration estimates are frequently obtained using an approach

that combines reference evapotranspiration and empirical crop coefficients, disseminated by the Food and Agriculture Organization of the United Nations – FAO. In Portugal, several recent studies developed at orchards (peach and kiwi) showed that the crop coefficients proposed by FAO methodology and those obtained experimentally do not agree. The crop coefficients obtained locally were lower in a consistent way. Therefore, a verification of FAO crop coefficients might be needed, in order to obtain more rigorous estimates, specially if it is intended to minimize water consumption and for economically relevant crops. This is the case of rocha pear, an important crop in Portugal, mainly in the Oeste region (with 95% of the national production) for which there are no studies of this kind.

This study presents the results concerning crop coefficients for a pear orchard, obtained with the direct measurement of evapotranspiration. The experimental work took place in the Oeste region of Portugal (Vale de Maceira, Caldas da Rainha) in a 2.5 ha plot, inserted in a 34 ha of pear and apple trees orchard. Evapotranspiratiom measurement has been performed using the eddy covariance micrometeorological method. Evapotranspiration measurements and reference evapotranspiration calculations allowed the determination of orchard crop coefficients.

The mean crop coefficient (for the mid-season stage) obtained was around 0.5, below the tabled coefficients for peach orchards (0.95 a 1.2, Allen et al., 1998), confirming the need to perform this kind of adjustment. The adjustment of Kc provides more rigorous evapotranspiration estimates, leading to important water savings, with relevant economic and environmental impacts. Key-words: evapotranspiration, eddy covariance, irrigation schedulling, sap flow.

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DETERMINAÇÃO DE COEFICIENTES CULTURAIS EM POMAR DE PÊRA ROCHA NA REGIÃO DO OESTE

Conceição, N.1; Paço, T. A. 2, Silva, A. L. 3 e Ferreira, M. I. 4 Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa 1nuconceicao@yahoo.com.br 2tapaco@isa.utl.pt 3aleovigildo@isa.utl.pt 4isabelferreira@isa.utl.pt

Introdução O método de estimativa da evapotranspiração proposto há décadas (Santos, 1959; Bettencourt et al., 1977; Raposo, 19721) e disseminado pela Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) recorre ao uso da evapotranspiração de referência (ETo) e de coeficientes culturais empíricos (Kc) (Doorenbos e Pruitt, 1977; Allen et al., 1998). Utilizando dados meteorológicos da região (para o cálculo da ETo) e coeficientes culturais tabelados, o método permite uma estimativa expedita dos consumos de água da cultura, frequentemente usada para programar a rega. Em Portugal, foram determinados os Kc para pomar de pessegueiro (Ferreira et al., 1996; Paço et al, 2004) e para kiwi (Silva et al., 2004), recorrendo à medição da ET pelo método micrometeorológico das flutuações instantâneas. Os Kc encontrados apresentaram em relação aos valores tabelados em Allen et al. (1998), (publicação frequentemente denominada FAO 56) valores mais baixos de forma consistente. Dadas as diferenças encontradas, o uso directo dos Kc indicados pela metodologia da FAO poderá revelar-se desadequado, sendo necessário proceder a uma aferição para as nossas condições. Embora existam poucos métodos disponíveis para a medição da ET em plantas lenhosas e estes estejam mais vocacionados para uma utilização no âmbito da investigação científica, poderá justificar-se o seu uso quando se pretende obter informação aplicável a nível regional, quando se pretende optimizar o uso da água e/ou quando se trata de culturas economicamente importantes. A cultura da pêra-rocha insere-se neste último contexto, sendo uma cultura relevante economicamente: em 2001 representou cerca de 85% da produção de frutos com denominação de origem (Pêra-Rocha do Oeste) (Oliveira, 2004) e tornou Portugal um dos principais produtores europeu de pêras (AIRO, 2002). A produção de pêra-rocha tem uma maior expressão na região do Oeste (onde se situa 95% da área total de produção, em grande parte para exportação). Para a variedade de pêra ‘Conference’ Girona et al. (2004) obtiveram, na região da Catalunha, um Kc para a fase de pleno desenvolvimento vegetativo de 0,85. Contudo, não existem estudos para a determinação rigorosa das necessidades de rega da cultura para as nossas condições.

1 Como nota histórica é interessante mencionar que consistiu na primeira dissertação de doutoramento efectuada no Instituto Superior de Agronomia (Raposo, comunicação pessoal, 2005).

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O objectivo principal do presente trabalho residiu na obtenção de coeficientes culturais para a cultura da pêra-rocha na região das Caldas da Rainha. Para o efeito recorreu-se a um método micrometeorológico de medição directa da ET (método das flutuações instantâneas ou eddy covariance). Este método é fiável desde que respeitadas as condições de aplicação e de validação dos dados, na medida em que existem duas vias de cálculo alternativas cujo confronto permite verificar a validade das medições. Materiais e métodos

1 - Caracterização do coberto vegetal O coberto vegetal analizado foi um pomar de pereiras (Pyrus communis L.) da variedade ‘Rocha’, com porta enxerto Provence BA29. A parcela de pomar possui uma área de 2,5 ha e está inserida numa área de pomóideas com cerca de 34 ha, propriedade da empresa Agrotênca S.A.G. Lda. A propriedade é denominada por Quinta do Rato localizada a cerca de 12 km a norte da cidade de Caldas da Rainha. A instalação da parcela de pomar decorreu no final do Inverno de 1999, tendo sido utilizadas árvores com um ano após a enxertia. A distância entre árvores na linha é de 1,5 m e entre linhas de árvores é de 4,0 m (figura 1). A orientação das linhas de árvores é aproximadamente norte-sul. A forma de condução é o eixo central revestido. A fracção média de solo coberta pela projecção vertical das copas é de cerca de 35%.

Figura 1 – Aspecto do pomar onde foram feitas as medições (2004/08/12)

A rega é efectuada por um sistema de rega localizada tendo como emissores gotejadores com compensação de carga, suspensos sobre a linha de árvores a cerca de 0,5 m da superfície do cômoro. A distância entre emissores na rampa de rega é de 0,75 m com um caudal nominal de 2,0 l/h. A rega é automatizada recorrendo a um programador de rega AGRONIC 7000 e efectuada diariamente.

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O solo é de textura franco-arenosa (67,7 % de areia, 15,9 % de limo e 16,4 % de argila) na camada 0-50 cm. A profundidade da toalha freática oscila entre 0,75 m e 1,75 m entre o final do Inverno e final do Verão respectivamente. Em 2004 a produção do pomar ascendeu a 40 t/ha. O trabalho experimental decorreu entre Abril e Outubro do ano de 2004.

2 - Medição das componentes do balanço de energia Para a medição dos fluxos de calor sensível (H) e de calor latente (LE) para a atmosfera recorreu-se ao método micrometeorológico das flutuações instantâneas (flutuações da componente vertical da velocidade do vento, da temperatura e da humidade absoluta). Os sensores foram colocados numa torre metálica de observações a 4,0 m de altura, orientados na direcção dos ventos dominantes. Os dados recolhidos foram armazenados num sistema de aquisição de dados modelo CR10X (Campbell Scientific, Inc. Logan, UT, EUA). Os sensores utilizados foram um anemómetro sónico tridimensional (modelo CSAT3) e um higrómetro de cripton (modelo KH20), ambos do fabricante Campbell Scientific, Inc. Logan, UT, EUA. Os fluxos de calor sensível para o solo (G) e para atmosfera (H) e o balanço da radiação (Rn) foram medidos para verificar o fecho da equação do balanço energético. Rn foi medido com um pirradiómetro (modelo NR2, Kipp & Zonen, Delft, Holanda) a 4,5 m acima do solo. Para a medição de G, recorreu-se a 5 placas de condutividade térmica conhecida (modelo HFT-3.1, Rebs, Seattle, EUA) colocadas no solo a 0,04 m de profundidade, numa posição perpendicular à direcção do fluxo. As placas ficam dispostas numa linha perpendicular à direcção das linhas de árvores. Para quantificar a quantidade de calor armazenada na camada de solo que se situa entre a superfície e a profundidade considerada (0,04 m) foi usado um termopar de cobre-constantan instalado a 0,02 m. Os dados recolhidos foram armazenados num sistema de aquisição de dados modelo 21X (Campbell Scientific, Inc. Logan, UT, EUA).

Figura 2 – Torre metálica de observações com os respectivos sensores (2004/08/15).

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3 - Observações meteorológicas e cálculo da evapotranspiração de

referência Na torre metálica de observações foram ainda instalados sensores meteorológicos para medir a direcção do vento (catavento modelo W200P, Vector Instruments, Rhyl, Reino Unido), a temperatura e a humidade do ar (psicrómetro ventilado standard). Também foram usados dados meteorológicos da estação meteorológica propriedade do INAG (Instituto Nacional da Água), localizada na localidade de Cela de Alcobaça (latitude 39,57º N, longitude 9,05º O, altitude 3 m). Para o cálculo da ETo utilizou-se o método de Penman-Monteith com os parâmetros estabelecidos para a cultura de referência (coberto de relva, hipotético, com altura de 0,12 m, resistência de superfície de 0,7 s.m-1 e albedo de 0,23) de acordo com Allen et al. (1998). Resultados e discussão A Figura 3 apresenta um exemplo das medições efectuadas com o método das flutuações instantâneas: fluxo de calor latente (LE) ou evapotranspiração e fluxo de calor sensível (H). Na mesma figura estão ainda representados o fluxo de calor para o solo (G) e o balanço da radiação (Rn).

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Dia do ano

W.m

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Rn LE H G

Figura 3 - Exemplo dos resultados obtidos com o método das flutuações instantâneas (LE - fluxo de calor latente, H - fluxo de calor sensível), balanço de radiação (Rn) e fluxo de calor para o solo (G), em pomar de pêra-rocha (Caldas da Rainha, 2004). O balanço de energia (figura 4) realizado para o período em que se realizaram medições do LE permitiu identificar um erro de fecho da equação LE+H = Rn-G de cerca de 15%. Este valor encontra-se dentro dos limites frequentemente encontrados para estudos realizados com o método das flutuações instantâneas (10 a 30%) (vd. p. ex., Wilson et al., 2002).

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LE+H = 0,85*(Rn-G) + 5,08R2 = 0,96

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-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800

Rn-G [W.m-2]

LE

+H [W

.m-2

]

1:1

Figura 4 - Balanço de energia para o período de medições considerado (dia do ano 212-220, 225-228, sendo 212 o dia 30 de Julho); LE - fluxo de calor sensível, H - fluxo de calor latente, G - fluxo de calor para o solo e Rn - balanço da radiação; Vale de Maceira, Caldas da Rainha, pomar de pêra-rocha, 2004. A realização de uma análise de pegada (footprint analysis) segundo a metodologia descrita em Schuepp et al., (1990) permitiu avaliar a contribuição relativa dos fluxos provenientes de diferentes zonas da parcela para o fluxo total medido. Verificou-se que, para as direcções dos ventos predominantes (NO, N e NE) mais de 85 % do LE medido tinha origem em pontos situados até cerca de 140 m de distância do local de medição. A distância da torre de medições ao bordo da parcela (fetch) na direcção N era de cerca de 138 m e superior para as direcções NO e NE. Desta forma, foram considerados válidos os dados recolhidos em dias de ventos dominantes soprando destas direcções. Os dados recolhidos quando os ventos dominantes sopravam de outras direcções não foram considerados, dado o fetch nessas direcções ser insuficiente para garantir uma participação elevada de fluxos provenientes efectivamente da parcela em análise. Após integração dos valores semi-horários do LE obteve-se a evapotranspiração diária, cujos valores estão representados na Figura 5 em conjunto com os valores diários observados e calculados para a precipitação e evapotranspiração de referência, respectivamente. Entre os dias do ano 221 e 224 não foi possível obter medidas com o método das flutuações instantâneas devido à ocorrência de precipitação em conjunto com direcções do vento desfavoráveis à obtenção de medidas válidas (de acordo com a análise de pegada). Entre o dia 212 e 220, a ETo variou de 2,2 mm a 4,2 mm, tendo como média 3,4 mm. Para o mesmo período, a ET variou de 0,9 mm a 2,0 m, média 1,6 mm. Entre os dias 225 e 228, assume-se que as condições não são representativas da estação estival (dada a ocorrência de precipitação). Pode porém analisar-se o efeito da ocorrência de precipitação sobre a ET, observando-se um aumento apreciável, que se traduz por valores de Kc a atingir 1,2 imediatamente após o período de precipitações (figura 6).

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PrecEToETec

Figura 5 – Valores diários da precipitação, da ETo e da ET (método das flutuações instantâneas). O Kc foi calculado como a razão entre a ET (medida sobre uma cultura sem restrições hídricas com o método das flutuações instantâneas) e a ETo, calculada como proposto pela FAO (Allen et al., 1998). Entre os dias do ano 212 e 220 (Julho/Agosto), o Kc assumiu valores entre 0,41 e 0,52, média 0,5 (Figura 6). Na mesma figura ainda se pode inferir que, após dois dias sem precipitação, o Kc já apresenta valores representativos da estação estival.

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Dia do ano

Kc

Figura 6 - Coeficientes culturais obtidos experimentalmente em pomar de pêra-rocha (Vale de Maceira, Caldas da Rainha), 2004. À semelhança de estudos anteriores realizados em pessegueiro, kiwi e vinha, (vd. Ferreira et al., 2004; Paço et al., 2004; Silva et al., 2004) as medições de fluxo de seiva obtidas em 2004 e 2005 permitirão estender a série de dados aqui apresentada, para um período mais longo, abrangendo toda a época de rega. Esse desenvolvimento do trabalho só pode dar-se mediante um complemento com as medições da evaporação do solo (cuja modelação resta completar, dado ter ocorrido precipitação durante as medições de 2004).

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Conclusões e recomendações A medição da evapotranspiração no pomar de pêra-rocha em análise, durante um período do Verão de 2004, permitiu a determinação do coeficiente cultural (para a fase de pleno desenvolvimento vegetativo) que foi de cerca de 0.5. Este valor é mais baixo do que o encontrado em tabelas (0.95 a 1.2, Allen et al., 1998) e as diferenças encontradas indicam a necessidade de aferição do Kc se se pretender utilizar a metodologia da FAO para a estimativa da ET e a gestão da rega.

Agradecimentos e bibliografia Aos autores agradecem a disponibilização da parcela experimental e o apoio logístico concedido pela Agrotênca S.A.G., Lda., na pessoa do Sr. Luís Valério. Projecto WATERUSE (EVK1-2002-00079) Evaluation of Alternative Techniques for Determination of Water Budget Components in Water Limited Heterogeneous Land Use Systems, no âmbito do V Programa-Quadro de IDT da UE (www.isa.utl.pt/wateruse). AIRO - Associação Industrial da Região do Oeste (2002). Reestruturação Económica e

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