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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE AQUIDAUANA CURSO DE AGRONOMIA DISCIPLINA DE HIDRÁULICA, IRRIGAÇÃO E DRENAGEM
FATORES INTERNOS E EXTERNOS QUE INFLUENCIAM NA EVAPOTRANSPIRAÇÃO DA CULTURA
Acadêmico: Guilherme Gonçalves dos Santos;
AQUIDAUANA–MS JUNHO-2008
SUMÁRIO 1.0. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 01 2.0. REVISÃO DE LITERATURA ....................................................................... 02 2.1. Fatores Determinantes da Evapotranspiração ......................................... 02 2.2. FATORES EXTERNOS ........................................................................... 02 2.2.1. Radiação solar ............................................................................... 02 2.2.2. Velocidade do vento ....................................................................... 05 2.2.3. Umidade do Ar ............................................................................... 06 2.2.4. Temperatura .................................................................................... 7 2.2.5. Disponibilidade da água .................................................................. 8 2.3. FATORES INTERNOS ............................................................................ 10 2.3.1. Abertura e fechamento dos estômatos ........................................... 10 2.3.2. Tipos de cultura .............................................................................. 13 2.3.3. Área foliar ....................................................................................... 15 2.3.4. Época de semeadura ..................................................................... 18 2.3.5. Tamanho das folhas ....................................................................... 19 2.3.6. Presença de pelos mortos .............................................................. 20 3.0. CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................ 21 4.0. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ............................................................... 22
LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. Influencia da radiação solar sobre os valores da produtividade do milho .................................................................................................. 04 FIGURA 2. Influência da energia solar sobre a Evapotranspiração ...................... 06 FIGURA 3. Relação entre Evapotranspiração relativa e a água disponível no solo .................................................................................................... 10 FIGURA 4. Relação entre a abertura estomática e a radiação solar fotossinteticamente ativa .................................................................... 12 FIGURA 5. Correlação entre resultados de Evapotranspiração e produtividade por planta ........................................................................................... 14 FIGURA 6. Relação entre o desenvolvimento da área foliar (cm²) e a Evapotranspiração da cultura (mm) ................................................... 16 FIGURA 7. Analise da interceptação de luz, matéria seca e área foliar no algodão herbáceo em diferentes linhagens ....................................... 17 FIGURA 8. Variação da ETm entre anos e entre subperíodos do cultivo do pimentão ............................................................................................ 19
1.0. INTRODUÇÃO Em adição à perda por evaporação do solo, a água é também perdida pela transpiração de superfícies vegetadas (solo + vegetação ou superfície de água
+
vegetação).
Esta
perda
combinada
é
conhecida
como
evapotranspiração (CIIAGRO, 2008). O conhecimento da Evapotranspiração da Cultura (ETc) 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 (ASSIS, 2008). De acordo com AYOADE (2006), a capacidade da atmosfera de vaporizar a água está em função de diversos fatores, incluindo a radiação solar, a temperatura, a velocidade do vento e a umidade. A turbulência do ar (velocidade do vento) faz com que o ar úmido que esteja sobre a superfície onde ocorre evaporação seja deslocado e substituído por ar fresco e relativamente seco, para manter o processo de evaporação. O grau de umidade do ar exerce influência sobre a taxa de evaporação porque é este fator que determina a capacidade do ar de conservar umidade. A partição da evapotranspiração em evaporação e transpiração é função da área foliar por superfície unitária de solo abaixo dela. Na semeadura, praticamente 100% de ET vêm da evaporação, enquanto, em plena cobertura pela cultura, mais de 90% de ET vêm da transpiração (COUTO & SANS, 2002). Entre os fatores internos, que influenciam na evapotranspiração, o mais importante é o mecanismo de abertura dos estômatos, ainda podemos citar a quantidade de pêlos mortos, que reduzem a área de transpiração, pois, dificultam a remoção da umidade na superfície das folhas (COSTA, 2001), tipos de cultura, tamanho das folhas, entre outros. O presente trabalho tem como objetivo demonstrar por meio de revisão bibliográfica os fatores internos e externos que afetam o desenvolvimento das plantas, determinando assim evapotranspiração da cultura.
2.0. REVISÃO DE LITERATURA 2.1. Fatores determinantes da evapotranspiração Para uma superfície definida, as condições climáticas (energia líquida, vento e umidade relativa) é que determinam o valor de evapotranspiração. Em vista disso a evapotranspiração potencial de referência é tomada como elemento meteorológico de referência para estudos comparativos de perdas de água pela vegetação em diferentes situações locais (REICHARDT & TIMM, 2004).
2.2. FATORES EXTERNOS 2.2.1. Radiação solar O processo de evapotranspiração é determinado pela quantidade de energia disponível para vaporizar a água. A radiação solar é a maior fonte de energia e é capaz de mudar grandes quantidades de água líquida em vapor d’água. A quantidade potencial de energia que pode alcançar a superfície evaporante (evaporativa) é determinada pela sua localização e época do ano. Devido a diferenças na posição do sol, a radiação potencial difere nas várias latitudes e nas diferentes estações do ano. A radiação solar atual (real), alcançando uma superfície evaporante, depende da turbidez da atmosfera e da presença de nuvens que refletem e absorvem a maior parte da radiação. Quando se estudam os efeitos da radiação solar na evapotranspiração, devese ter também em mente que nem toda a energia disponível é usada para vaporizar a água. Parte da energia solar é usada para aquecer a atmosfera e o perfil do solo (COUTO & SANS, 2002). De acordo com CAMARGO & CAMARGO (2000), a única fonte disponível para o processo de transferência da água do solo para a atmosfera, ou a passagem do estado líquido para o gasoso, é a radiação solar. A evapotranspiração potencial, portanto, é mais elevada no verão, quando os dias são mais longos e tem maior a radiação solar. Nos trópicos a energia solar e a evapotranspiração potencial, no curso do ano, são significativamente mais elevadas que em clima temperado. Conforme
SUTCLIFFE
(1980),
as
velocidades
de
transpiração
apresentam caracteristicamente uma periodicidade diurna que é intimamente 2
relacionada com o movimento dos estômatos. Em geral a transpiração é baixa à noite, quando os estômatos estão fechados, e aumenta rapidamente após o nascer do sol, até atingir um máximo nas últimas horas da manhã ou nas primeiras da tarde, e depois cai gradativamente até atingir os valores noturnos. SUTCLIFFE (1980) cita que dentre os vários fatores meteorológicos que flutuam durante o dia, a radiação solar parece estar mais intimamente relacionada com as taxas de transpiração, isto é devido principalmente à sensibilidade dos estômatos à luz e ao fato de que a radiação solar fornece energia para a evaporação. Como a energia da luz deve ser absorvida, antes que possa ser utilizada, a cor da superfície evaporante exerce um grande efeito sobre a perda de água de uma planta, sendo maior quando a superfície é escura, boa absorvente de luz, do que quando ela é refletora de luz. A luz tem efeito maior sobre a transpiração do que sobre a evaporação, isto é, o coeficiente de transpiração é maior à luz do que no escuro e isso é atribuível a uma redução nas superfícies efetivamente evaporante de folhas no escuro, quando os estômatos estão fechados. Como mostrou MATZENAUER et. al (1998), em seu estudo sobre evapotranspiração da cultura do milho, a quantidade de energia utilizada na evapotranspiração é baixa no início do ciclo de desenvolvimento da cultura do milho, sendo que aproximadamente 25% da energia total é utilizada no processo de evaporação, durante o subperíodo da semeadura até a emergência. Após a emergência das plantas, ocorre um aumento gradativo da razão Evapotranspiração máxima e Radiação Solar (ETm/Rs), até o subperíodo que engloba a floração e o início do enchimento de grãos, com uma média de cerca de 0,63 nas três épocas de semeadura, representando alta utilização de energia. No final do ciclo, durante o subperíodo da maturação leitosa até a maturação fisiológica, o percentual da energia solar utilizada na evapotranspiração diminuiu para menos de 50%. FREITAS et. al (2001), estudaram o efeito da influência da radiação solar sobre os valores da produtividade do milho e observaram que os valores de radiação solar global influenciaram os valores da produtividade da cultura simulada pelo modelo CERES-Maize. Compararam-se os anos de maior e menor produtividades, e essas foram afetadas pela distribuição de radiação ao 3
longo do ciclo da cultura. Entretanto, a diferença de radiação ocorrida no período de florescimento até à maturidade fisiológica foi determinante para que ocorressem as diferenças na produtividade. Nos anos em que ocorreram produtividades semelhantes, a radiação solar incidente média, durante o ciclo da cultura, no ano de 1994 foi superior ao do ano de 1979, mas a baixa temperatura nesse ano, fez com que o ciclo da cultura aumentasse em 10 dias e os valores de produtividade fossem semelhantes.
Figura 1: Valores de produtividade simulada e radiação solar global média no período de 1977 a 1995, para a região de Janaúba, Estado de Minas Gerais. Fonte: FREITAS et al. (2001).
SILVA (2005), estudando a interceptação de luz, matéria seca e área foliar de linhagens de algodoeiro herbáceo, observou que, os resultados encontrados nesta pesquisa mostram que os mutantes com folha okra apresentaram menor interceptação de luz, e isso pode afetar negativamente caracteres agronômicos relacionados com a produtividade. Do ponto de vista da captura, interceptação e distribuição da radiação solar no algodoeiro herbáceo, em especial da faixa espectral de 400 a 700 nm no dossel vegetal, principalmente se a planta é portadora de folha normal, são consideradas ineficientes em virtude de apresentar a estrutura do dossel extremamente plano foliar. O algodoeiro é uma planta do tipo C3, com elevada taxa de fotorrespiração e alto ponto de compensação de CO 2, sendo, portanto sensível 4
à falta de luminosidade (ROSOLEM, 1999 in SILVA, et al., 2005).
2.2.2. Velocidade do Vento O vento renova o ar em contato com a superfície que está evaporando (superfície da água; superfície do solo; superfície da folha da planta). Com vento forte a turbulência é maior e a transferência para regiões mais altas da atmosfera é mais rápida, e a umidade próxima à superfície é menor, aumentando a taxa de evaporação (COLLISCHONN, 2008). De acordo com SUTCLIFFE (1980), o movimento do ar sobre a superfície da folha, tende a remover o vapor d’água e desse modo aumentar o gradiente de potencial de água, provocando assim a transpiração. Entretanto sob grandes velocidades do vento, a razão da transpiração pode diminuir, uma vez que isto induz o fechamento estomático, seja por distúrbios mecânicos como resultados da agitação da folha, seja por aumento do déficit de água que controla a síntese do ácido abscísico e o subsequente fechamento estomático. O processo de remoção do vapor conforme COUTO & SANS (2002), depende largamente do vento e da turbulência do ar, que transfere grandes quantidades de ar acima da superfície evaporante. Ao vaporizar a água, o ar acima da superfície evaporante torna-se gradualmente saturado com vapor d’água. Se esse ar não for continuamente substituído por ar seco, a força motriz para remover o vapor d’água e a taxa de evapotranspiração decresce. O efeito combinado desses fatores climáticos afeta consideravelmente a evapotranspiração. A demanda da evapotranspiração é alta em clima quente e seco, devido à secura do ar e à quantidade de energia disponível como radiação solar direta e calor latente. Sob essas circunstâncias, muito vapor d’água pode ser armazenado no ar, enquanto o vento pode promover o transporte da água, permitindo que mais vapor d’água seja admitido. A velocidade média diária do vento, em metros por segundo (msˉ¹), medida a dois metros acima do nível do chão, é requerida. É importante verificar a altura na qual a velocidade do vento é medida, uma vez que as velocidades do vento medida a diferentes alturas diferem. Existem equações para ajustar a velocidade de vento para a altura padrão de dois metros (COUTO & SANS, 2002).
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2.2.3. Umidade do ar A taxa de evaporação ou de evapotranspiração em dada área é determinada por dois principais fatores. Um é a disponibilidade de umidade na superfície onde há evaporação, enquanto outro é a capacidade da atmosfera de vaporizar a água, remover e transportar o vapor para cima. Se houver sempre umidade disponível na superfície onde ocorre evaporação (isto é, superfície não limitante), então a evapotranspiração e evaporação ocorrerão na razão máxima possível para aquele ambiente (AYOADE, 2006). Segundo THORNTHWAITE in CAMARGO & CAMARGO (2000), o máximo de ETp ocorre no verão, quando há maior quantidade de energia solar para condicionar a evapotranspiração, ao passo que a maior evaporação de Pichè, se dá na estação seca, agosto e setembro. De acordo com BATISTA (2008), o evaporímetro de Pichè, mede a evapotranspiração potencial, sua superfície é porosa (cerâmica ou papel de filtro) e embebida em água. Na figura 2, pode-se observar a influência da energia solar sobre a evapotranspiração.
Figura 2: Marcha da Etp, calculada segundo Thornthwaite, da evaporação à sombra, obtida em evaporímetros de Pichè, da umidade relativa do ar e da precipitação pluvial, para a localidade de Ribeirão Preto, SP. Valores mensais médios para o período de 1950 a 1960. Fonte: CAMARGO & CAMARGO (2000).
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De acordo com COUTO & SANS (2002), num ambiente com umidade elevada, o ar já está muito próximo da saturação, tal que menos água adicional pode ser armazenada e, portanto, a taxa de evapotranspiração é mais baixa que em regiões áridas. A diferença entre a pressão do vapor d’água, entre a cultura e o ar vizinho, é um fator determinante para o processo de evapotranspiração. Assim, cultivos bem irrigados em regiões semi-áridas, consomem grandes quantidades de água, em virtude da abundância de energia solar e do poder dissecante da atmosfera. Em regiões úmidas, a elevada umidade do ar reduz a demanda evapotranspiratória. Em tais circunstâncias, o ar encontra-se próximo ao ponto de saturação, causando, portanto, um menor consumo hídrico da cultura do que nas regiões áridas (TEIXEIRA & LIMA FILHO, 2004). A transpiração ocorre mais rapidamente quando o ar ao redor da planta é seco do que quando é úmido porque o gradiente de potencial de água é maior (SUTCLIFFE, 1980).
2.2.4. Temperatura A temperatura do ar atua no processo de evapotranspiração, devido ao fato de que a radiação solar absorvida pela atmosfera e o calor emitido pela superfície cultivada elevam a temperatura do ar. O ar aquecido próximo às plantas transfere energia para a cultura na forma de fluxo de calor sensível, aumentando as taxas evapotranspiratórias. Além disso, a temperatura interfere na atividade fotossintética das plantas, por que este fenômeno envolve reações bioquímicas, cujos catalisadores, as enzimas, são dependentes da temperatura para expressar sua atividade máxima (TEIXEIRA & LIMA FILHO, 2004). COLLISCHONN (2008) que quanto maior a temperatura, maior a pressão de saturação do vapor de água no ar, isto é, maior a capacidade do ar de receber vapor. Para cada 10oC, a Pressão é duplicada. A radiação solar absorvida pela atmosfera e o calor emitido pela terra aumentam a temperatura do ar. O calor sensível do ar adjacente transfere energia para a cultura e exerce uma influência controladora na taxa de evapotranspiração. Em dias ensolarados e quentes, a perda de água pela evapotranspiração é maior que em dias nublados e frios. Usando-se temperatura média do ar em vez de temperatura máxima e mínima do ar, 7
resulta uma menor pressão de valor saturado (es) e, portanto, uma menor diferença de pressão de vapor (es – ea), com a conseqüente menor estimativa da evapotranspiração de referência (COUTO & SANS, 2002). Se a quantidade absoluta de água no ar circundante permanece constante, um aumento de temperatura exerce pequeno efeito sobre o potencial de água e, portanto, sobre a transpiração. O efeito principal da temperatura sobre a transpiração é através do efeito provocado sobre as condições dos estômatos, seja diretamente, ou influenciando a concentração de CO2. Os movimentos dos estômatos são lentos a baixas temperaturas e ocorrem mais rapidamente à medida que a temperatura aumenta (SUTCLIFFE, 1980). DAMALGO et. al (2006) verificaram que o saldo de radiação e o déficit de saturação do ar médio no interior da estufa são as variáveis meteorológicas que apresentam maior relação com a evapotranspiração máxima da cultura de pimentão em ambientes protegidos, no outono. A temperatura do ar interna apresenta relação mais acentuada com a evapotranspiração nos valores pontuais de temperatura máxima e nos das 15:00 horas, enquanto a umidade relativa média diária e/ou umidade média diurna da estufa apresentam melhor associação com a evapotranspiração da cultura de pimentão do que seus valores pontuais. A
evapotranspiração apresenta
variações entre
locais e anos,
principalmente em função das condições de demanda evaporativa da atmosfera. Em períodos úmidos, com temperatura média do ar baixa e radiação solar reduzida pela nebulosidade, a perda de água pelo solo e pela vegetação é baixa. Em períodos secos, caracterizados por altas temperaturas e alta intensidade de radiação solar, com baixa umidade relativa do ar, os valores de evapotranspiração são elevados (MATZENAUER, 1998).
2.2.5. Disponibilidade de água A evapotranspiração compreende a evaporação dos corpos de água, evaporação da água do solo, evaporação da água interceptada das plantas e transpiração das plantas, então a disponibilidade de água é de fundamental
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importância, pois, se não existir água para o processo se desenvolver, não haverá uma evaporação e nem transpiração (BATISTA, 2008). De acordo com REICHARDT & TIMM (2004), a disponibilidade de água afeta a produtividade, a situação ideal para uma cultura é que a evapotranspiração atual seja igual a evapotranspiração máxima. Toda vez que a evapotranspiração atual for menor que a evapotranspiração máxima, há restrição de água e a produtividade pode estar sendo afetada. Por isso, a evapotranspiração máxima é usada, em projetos de irrigação, para calcular a demanda climática máxima de uma cultura. Segundo os mesmos autores, a evapotranspiração máxima em geral é dada em mm/dia e, se integrada para um mês, ciclo de cultura ao ano, teremos mm/mês, mm/ciclo e mm/ano. Quando o suprimento de água de uma planta é reduzido pela seca ou por baixa temperatura, a absorção é menos intensa que a evaporação e a planta fica sob condições de falta de água. Isso faz com que as paredes celulares da folha se desidratem e isso reduz a transpiração. Quando o déficit de água se torna mais severo, os estômatos se fecham, o que causa uma redução ainda maior da transpiração, a qual pode persistir por vários dias mesmo que a planta seja suprida de água, presumivelmente porque os níveis de ABA são mantidos por certo tempo depois de restabelecida à turgidez (SUTCLIFFE, 1980). MATZENAUER et. al (1998), em seu estudo sobre a evapotranspiração da cultura do milho relatou que entre os fatores que afetam o crescimento e o rendimento da cultura, a baixa disponibilidade hídrica é o que tem causado as maiores reduções de rendimento nos últimos anos. Se a demanda de água 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 inter-relação entre disponibilidade de radiação solar, demanda atmosférica e suprimento de água pelo solo (ASSIS, 2008).
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Figura 3. Relação entre evapotranspiração relativa (%) e água disponível no solo (%). Fonte: Adaptado de DENMEAD & SHAW (1962), citado por ASSIS (2008).
2.3. FATORES INTERNOS Fatores internos de evapotranspiração são aqueles que atuam na planta diretamente e indiretamente. Entre os fatores internos, o mais importante é o mecanismo de abertura dos estômatos. Em regiões secas, os estômatos se abrem e fecham rapidamente, evitando a perda excessiva de água, já nas regiões úmidas, os estômatos permanecem abertos durante um período de tempo maior. Além desse, outro fator interno que influencia a transpiração é o tamanho das folhas. Como fatores internos que influenciam o processo ainda podemos citar: a quantidade de pêlos mortos, que reduzem a área de transpiração, pois, dificultam a remoção da umidade na superfície das folhas (COSTA, 2001), tipos de cultura, entre outros.
2.3.1. Abertura e fechamento dos Estômatos O vapor da água dos espaços intercelulares atinge a atmosfera por dois caminhos: pela cutícula, e pelos estômatos (REICHARDT & TIMM, 2004). A abertura estomática favorece a evaporação, o que determina a 10
transpiração. Essa é chamada transpiração estomática, quando os estômatos estão fechados, a transpiração que ocorre é mínima e corresponde a transpiração cuticular (MODESTO & SIQUEIRA, 1981). A camada cuticular pode conter quantidades variáveis de água dependendo da hidratação da cutícula. Assim, a transpiração cuticular ocorre a uma taxa que depende não só do déficit de vapor de água da atmosfera, mas também da área da superfície da água exposta ao ar. A perda de água pela cutícula é geralmente muito pequena, com exceção das plantas sem estomas funcionais, como musgos e fetos. Nas coníferas e nas árvores de folha caduca, a transpiração cuticular pode representar, respectivamente, de 1/30 a 1/40 e de 1/8 a 1/12 da transpiração estomática. Nas folhas jovens, a transpiração cuticular pode constituir 1/3 a 1/2 da transpiração total (COSTA, 2001). De acordo com MARTINS (2008), a cutícula é uma película impermeável à água, mas não é perfeitamente impermeável, uma vez que possui poros. Esses poros, que na verdade são regiões mais frágeis da cutícula, permitem a evaporação direta da água para a atmosfera. Essa evaporação não pode ser controlada pela planta, mas, felizmente, ocorre em pequena intensidade. A transpiração estomática consiste na saída de vapor de água da planta, através dos estomas situados na epiderme duma folha ou caule verde e representa um dos processos de maior importância na interação entre a planta e o ambiente (COSTA, 2001). A água chega às folhas por meio do xilema (lenho), sai desses vasos condutores e alcança as células dos parênquimas clorofilianos. Essas células, por sua vez, têm as paredes celulares em contato com o ar dos espaços intercelulares. Essas paredes hidratadas evaporam a água. O vapor d'água formado circula pelos espaços intercelulares e sai, através dos ostíolos abertos, por difusão, seguindo o gradiente de pressão do vapor. A transpiração estomática é um processo fisiológico importante, já que pode ser controlada pelo vegetal (MARTINS, 2008). A transpiração estomática pode chegar a mais de 90 % da perda total de vapor de água, em alguns vegetais. Como a abertura dos estômatos depende do grau de saturação hídrica das células estomáticas, pode haver grande restrição da transpiração quando o déficit de água na planta for muito grande. Folhas murchas perdem pouca água, pois os estômatos permanecem 11
fechados. As perdas de água à noite também são muito pequenas devido ao fechamento dos estômatos, com a falta de luz (PERES, 2008).
Figura 4: Relação entre a abertura estomática e a radiação solar fotossintéticamente ativa (Photosynthetic active radiation – PAR). Note que o máximo de abertura estomática coincide com o máximo de radiação solar. Fonte: TAIZ & ZEIGER (1998) adaptado de PERES (2008).
Segundo SUTCLIFFE (1980), o número de estômatos por unidade de área foliar é maior em condições secas do que quando as plantas crescem sob condições muito úmidas. Isto é atribuído principalmente a uma redução na expansão das folhas de plantas que se encontram sob condições secas, mas o número de estômatos expresso como porcentagem do número de células epidérmicas (o índice de estômatos) também tende a ser menor nas plantas supridas de água, e no caso extremo de folhas submersas, os estômatos podem estar completamente ausentes. Os estômatos variam enormemente em número e forma nas diferentes espécies vegetais, podendo estar presente em ambas às faces da folha (FERRI, 1985). Dependendo do ambiente onde a planta vive, os estômatos podem ocorrer tanto na epiderme superior do limbo como na inferior, ou em uma delas. Em ambientes com pouca umidade e muita luminosidade eles são mais comuns na face inferior das folhas, sendo raros ou ausentes na face superior, onde a perda de água será maior (LOPES, 1995). É conhecido que o movimento de abertura dos estômatos estimulado pela luz é rápido (5 minutos em muitas espécies) e o movimento de fechamento é mais lento (30 minutos). PERES (2008) explica que a intensidade da luz não necessita ser muito intensa, basta 1% a 2% da luz solar normal e o 12
estômato se abre. A velocidade de abertura e a intensidade de luz para isso acontecer são características de cada espécie. Assim, existem plantas que necessitam de maior luminosidade e até 60 minutos para abrir o estômato. As plantas CAM são uma exceção à regra de abertura na luz e fechamento no escuro. O denominado metabolismo ácido das crassuláceas (MAC ou CAM) inclui as espécies suculentas: cactáceas, bromeliáceas, orquidáceas, entre as mais conhecidas. Nessas plantas o processo é invertido: fecham-se os estômatos durante o dia e abrem-se durante a noite, quando a perda de água é menor, para absorverem CO2 que é transformado em ácidos orgânicos (PERES, 2008). 2.3.2. Tipos de cultura Uma cultura muito jovem, com pequena área para transpirar, consome menos água que uma em fase mais avançada. Nesse caso, porém, fica exposta maior área de solo, sem o sombreamento da cultura, podendo ser maior a sua evaporação devido a insuficiente cobertura vegetal (VIPOND & WITHERS, 1977). Conforme SUTCLIFFE (1980), cada espécie vegetal apresenta uma diferente razão de transpiração sob um dado conjunto de condições ambientais, o que é controlado pela estrutura de suas várias partes. De especial importância nesse ponto são: a área superficial, a forma e a disposição das folhas e sua estrutura interna. A evapotranspiração máxima representa a máxima perda de água que certa cultura sofre, em dado estádio de desenvolvimento, quando não há restrição de água no solo. Para uma dada condição climática, a perda máxima de água, não é muito diferente para uma floresta, cultura de cana ou pastagem. Ela depende, essencialmente, da energia disponível por unidade de área e de tempo (REICHARDT & TIMM, 2004). Para culturas anuais, a razão Evapotranspiração máxima e Evaporação (ETm/Eo) depende da porcentagem de solo coberto pela cultura e aumenta desde a emergência até a máxima cobertura do solo, decrescendo, após, até a maturação e colheita. Durante o início do desenvolvimento, quando a cobertura do solo é incompleta, a relação é baixa, variando de 0,2 a 0,5. Em culturas semeadas em linha, a maior parte da água perdida durante o estádio inicial, se 13
dá pela evaporação do solo. Durante o período reprodutivo, quando ocorre a maior cobertura foliar, a relação varia de 0,75 a 1,15 para várias culturas (CHANG in MATZENAUER, 1998). Segundo FERRI (1985), no Cerrado, onde se encontra diversas espécies arbóreas, herbáceas e arbustivas, algumas espécies apenas diminuem um pouco a transpiração nas horas de condições mais severas no fim da época seca, só poucas apresentam essa restrição já no início da estação. CRUZ et. al (2005), verificaram (Figura 5) que as plantas com maior produção estavam entre aquelas com maior evapotranspiração real.
Figura 5: Correlação entre resultados de ET e produtividade por planta a 5%. Fonte: CRUZ et al. (2005).
As folhas de diferentes espécies, e mesmo as de idade diferentes, de uma mesma espécie, podem perder água a intensidades muito variáveis quando essa perda é expressa com base em uma área unitária. Essas diferenças são atribuíveis à estrutura da folha e em especial à estrutura e composição da cutícula; ao número, distribuição, tamanho e estrutura dos estômatos; ao arranjo interno das células e espaços intercelulares, e a localização dos tecidos vasculares. Uma mesófita (Fagus sylvatica) perde água relativamente rápida, e uma xerófita (Pinus nigra), transpira lentamente (SUTCLIFFE, 1980). De
acordo
com
COSTA
(2001),
nos
estádios
iniciais
do 14
desenvolvimento, por exemplo, de cereais, a taxa de transpiração é muito elevada, registrando-se os valores máximos no final do estádio de afilhamento, seguido de um decréscimo abrupto com valores mínimos no final do estádio de crescimento rápido e no início da antese. Existe outro pico de transpiração durante a floração, seguido de um decréscimo depois do estádio de maturação láctea e que continua até ao fim da maturação cerosa. Por exemplo, em cultivares de trigo (Triticum sp.) de Primavera ou Inverno, o consumo de água varia, respectivamente, de 0.8 a 1.0 litro e de 1.0 a 1.2 litros, por afilhamento. Em campos irrigados, um afilhamento duma planta de trigo pode precisar de 2 litros de água.
2.3.3. Área Foliar A área foliar de uma cultura é a soma das áreas de cada folha. Muito utilizado é o índice de área foliar (IAF), a relação entre a área das folhas e a área de solo ocupada pelas plantas. O IAF varia com o desenvolvimento da cultura. Na semeadura não há nem planta nem folha e, com o passar do tempo, as plantas crescem e podem chegar a cobrir totalmente o solo, restando uma cobertura, ou um dossel verde. Depois da floração, frutificação e maturação, as plantas perdem folhas por senescência, e a área foliar chega a diminuir (REICHARDT & TIMM, 2004). MATZENAUER et. al (1998), estudaram o efeito de diferentes épocas de semeadura do milho na evapotranspiração da cultura, e observaram que à medida que a cultura cresceu e se desenvolveu, aumentou a ETm basicamente devido ao aumento do IAF e à maior demanda evaporativa da atmosfera. O aumento da evapotranspiração com a área foliar é atribuído à transpiração crescente, haja vista que a evaporação do solo tende a diminuir devido ao sombreamento pelas plantas. Plantas que tem grande área foliar transpiram mais rapidamente, por planta, do que as que têm pequena área foliar, embora por unidade dessa área, a razão possa ser menor. Isto é porque as plantas com folhas de grande superfície tendem a desenvolver maiores déficits de água, o que reduz a transpiração. Quando uma planta é podada, a transpiração por unidade de área, das folhas que restaram, geralmente aumenta pela mesma razão (SUTCLIFFE, 1980). 15
O aumento da área foliar tem como consequência um aumento da perda de água sob forma de vapor, a superfície das folhas de plantas adaptadas a locais secos é frequentemente reduzida (NULTSCH, 2000). De acordo com DALMAGO et. al (2006), atendida a suplementação de água às plantas, na qualidade e na quantidade que necessitam para consumo, o fluxo transpiratório é determinado basicamente pela área foliar e pela variação dos elementos meteorológicos que caracterizam a demanda hídrica. Na escala diária o aumento da área foliar é relativamente pequeno. Nessa condição, as variáveis meteorológicas assumem maior importância na definição da evapotranspiração máxima (ETm) e comandam o transporte de água no sistema solo-planta-atmosfera. MUÇOUÇAH et. al (2006) em seu trabalho sobre área foliar e evapotranspiração de callas, observaram que ocorreu correlação positiva entre o desenvolvimento da área foliar e a evapotranspiração total da cultura, indicando que as plantas que desenvolveram maior área foliar apresentaram evapotranspiração mais elevada (Figura 6). A água estava disponível em todos os tratamentos, com restrições aumentadas à medida que se distanciava para cima ou para baixo do nível 24 cm com relação ao desenvolvimento da parte aérea.
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Figura 6: Relação entre o desenvolvimento da área foliar (cm²) e a evapotranspiração da cultura (mm) de plantas de callas cultivadas em substrato em diferentes níveis freáticos, no município de Botucatu/SP, durante o período de 15 de setembro de 2003 a 02 de julho de 2004. Fonte: MUÇOUÇAH et. al (2006).
SILVA et. al (2005), analisando a interceptação de luz, matéria seca e área foliar no algodão herbáceo em diferentes linhagens (Figura 7), concluíram que a folha okra e bráctea frego afetam a área foliar, enquanto a coloração da planta não interfere nesse parâmetro.
Figura 7: Área foliar em linhagens mutantes de Algodoeiro herbáceo e a cultivar CNPA-7H 30, 60 e 90 DAP. Fortaleza-CE, 2003. a = folha normal; A = folha okra; b = bráctea frego; B = bráctea normal; d = cor verde e D = cor vermelha da planta. Fonte: SILVA et. al (2005).
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A área foliar de uma cultura é conhecida como sendo um parâmetro indicativo de produtividade, pois o processo fotossintético depende da interceptação da energia luminosa e a sua conversão em energia química. Desta forma, a superfície foliar de uma planta é à base do rendimento de uma cultura. O conhecimento deste parâmetro permite a estimativa da perda de água, já que as folhas são os principais órgãos participantes no processo da transpiração, sendo também responsáveis pelas trocas gasosas com o ambiente (SILVA et. al, 2005). 2.3.4. Época de semeadura MATZENAUER et. al (1998), observaram que os valores médios diários da ETm no ciclo total do milho na região do Rio Grande do Sul, variaram de 4,0mm, para a época de setembro, a 4,6mm, para a época de outubro, ficando em 4,4mm, para a época de novembro. Verificaram também que nas épocas de setembro e outubro, a ETm foi menor no início do ciclo e atingiu valores máximos durante o subperíodo do pendoamento à maturação leitosa, que inclui a floração e início de enchimento de grãos, pois as plantas apresentam maior IAF e maior atividade fotossintética e fisiológica. Já para a época de novembro, a ETm no início do ciclo foi maior do que nas épocas anteriores, sendo o máximo consumo de água atingido durante o subperíodo dos 30 dias após a emergência até 50% do pendoamento, ou seja, antes da floração. Isso ocorreu, provavelmente, devido à maior demanda evaporativa, que normalmente ocorre durante os meses de dezembro e janeiro nas condições do Rio Grande do Sul, que coincidem com o desenvolvimento do período vegetativo da cultura, quando a semeadura ocorre no final de novembro. E concluíram que as épocas de semeadura exerceram maior efeito sobre a evapotranspiração média diária nos diversos subperíodos da cultura e menor efeito sobre a evapotranspiração total no ciclo completo (MATZENAUER et. Al,1998),. TAZZO et. al (2004), observaram que houve variação da ETm entre anos e entre subperíodos do cultivo do pimentão em estufa plástica na primavera. Uma das causas da variação total de ETm entre anos nos subperíodos foi a diferença de duração dos mesmos. Nos anos de 2000 e 2001 a duração foi, respectivamente, de 42 e 13 dias para o subperíodo Transplante18
Início da Floração, 35 e 86 dias para o subperíodo Início da Floração-Início da Colheita e de 46 e 18 dias para o subperíodo Início da Colheita-Final da Colheita. Como pode ser observado na figura a seguir.
Figura 8: Evapotranspiração máxima (Etm) do pimentão em estufa plástica nos subperíodos, transplante-início da floração (I-IF), início da floração-início da colheita (IF-IC) e início da colheita-final da colheita (IC-FC), na primavera de 2000 e 2001, respectivamente, em Santa Maria, RS. Fonte: TAZZO et al. (2004).
2.3.5. Tamanho das folhas As plantas da mata de galeria apresentam folhas mais alongadas, maiores e com pecíolos mais compridos. Suas folhas maiores aumentam a evaporação, porém maximiza o aproveitamento da energia luminosa, por se tratar de uma área mais densa e sombreada, e a evaporação é compensada pela alta disponibilidade de água no solo (FALEIRO, 2006). O adensamento da vegetação reduz a luminosidade na região abaixo do dossel, o que demandaria aumento da área foliar para melhor captação da luz. Uma vez que as folhas de ambiente sombreado transpiram menos que folhas expostas diretamente à luz, o aumento na área foliar poderia ocorrer sem necessariamente causar excessiva perda de água por transpiração.
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2.3.5. Presença de pelos mortos Um denso indumento de pelos mortos determina uma redução da transpiração cuticular, pois ele diminui a velocidade do vento e, por consequência, impede o escoamento rápido do vapor de água liberado. Assim, é criada uma camada, entre epiderme e entorno (NULTSCH, 2000). A presença de pelos e escamas na superfície de folhas é uma expectativa de aumento de transpiração por causa do aumento da área superficial. Entretanto, tais estruturas frequentemente ocorrem sobre uma camada de cutícula e elas tendem mais a reduzir do que aumentar a transpiração porque retém o ar úmido na superfície foliar. Um outro efeito de pelos e escamas é tornar a superfície da folha mais refletora, e isso diminui a transpiração porque reduz a quantidade de energia solar absorvida. Também reduz a quantidade de calor que tem que ser dissipada e neste ponto de vista não é surpresa que muitas plantas de deserto sejam densamente pilosas (SUTCLIFFE, 1980).
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3.0. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante do que foi observado na revisão bibliográfica os fatores que
influenciam na evapotranspiração de uma cultura, são divididos em interno e externo. Os fatores externos compreendem: radiação solar, velocidade do vento, umidade relativa do ar, temperatura e a disponibilidade de água. A radiação solar fornece a energia para o processo de evaporação e o vento e a umidade relativa do ar afetam diretamente o transporte do vapor da folha para a atmosfera.
O transporte de água para a atmosfera também é afetado pelas
características da planta e são conhecidos como fatores internos, que são abertura e fechamento dos estômatos, tipos de cultura, área foliar, época de semeadura, tamanho das folhas e presença de pelos mortos. A abertura estomática favorece a evaporação, o que determina a transpiração estomática que consiste na saída de vapor de água da planta, através dos estomas situados na epiderme duma folha ou caule verde e representa um dos processos de maior importância na interação entre a planta e o ambiente. Folhas mais alongadas, maiores e com pecíolos mais compridos possuem uma maior evaporação. E a presença de pelos mortos reduz a transpiração porque retém o ar úmido na superfície foliar.
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