Na Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas/RS, trabalhei por quase dez anos no Departamento de Engenharia Rural sob o Regime de Tempo Integral e Dedicação Exclusiva (RETIDE), atuando no trinômio Ensino – Pesquisa – Extensão, sendo Professor de Construções Rurais e de Hidráulica. Em ambas as disciplinas constavam os componentes Irrigação e Drenagem: em Construções Rurais, Estruturas e Obras Hidráulicas para a Irrigação; e na Hidráulica, os fundamentos de hidromecânica no estudo de fluídos em escoamentos livres, sujeitos a pressão atmosférica, escoamentos forçados (pressurizados) e escoamentos em meios porosos, no interesse da Irrigação e, também, da Drenagem.

No estado do Rio Grande do Sul, à época, a drenagem era importante nas lavouras de arroz irrigado por inundação, chegado o momento da colheita, secar rapidamente as quadras e os solos com o objetivo de facilitar a colheita mecanizada.

Em julho de 1972, fui contratado pelo IICA – Instituto Interamericano de Cooperação para a Agricultura, órgão da OEA – Organização dos Estados Americanos, para visitar e avaliar os cursos de irrigação agrícola nos nove estados do Nordeste. A constatação básica foi de que os currículos eram muito fracos em conteúdo e díspares e que o corpo docente não tinha preparação para o trato acadêmico dessas duas matérias – irrigação e drenagem. O Nordeste não tinha um só laboratório de solos e de água. Logo Petrolina, com a criação do CPATSA – Centro de Pesquisa Agropecuária do Trópico Semi-Árido, da Embrapa, montou o primeiro Laboratório de Solos e daí proliferou-se a prática de análises físicas e químicas de solos. Bem mais tarde, em Juazeiro, um Projeto Público de Irrigação da CODEVASF contratou um sistema de drenagem por US $ 15.000,00 p/ha para enxugar o excesso de água da irrigação.

Eu sou sócio-fundador da ABID – Associação Brasileira de Irrigação e Drenagem, entidade que muito influiu no fomento e desenvolvimento da irrigação pública e privada, no Brasil. No entanto, julgo que em drenagem nada ou muito pouco aconteceu. Mais recentemente a ABID começou a adotar a expressão Agricultura Irrigada em seus Congressos Nacionais (CONIRD).

Essa desconsideração com o tema drenagem no meio agronômico sempre me causou grande desconforto. Quando Chefe Geral do CPAC – Centro de Pesquisa Agropecuária dos Cerrados, da Embrapa, quisemos começar a dar mais importância ao assunto e conseguimos que o Engenheiro Agrônomo Eduardo G. dos Reis obtivesse o título de Ph. D. em Drenagem. Acabou indo coordenar a área de Treinamento do PROINE – Programa de Irrigação do Nordeste, no Ministério Extraordinário da Irrigação.

Para a Agricultura Irrigada o tema Drenagem no Meio Rural assume relevante importância para o manejo da água nos solos, aumentando a reservação no lençol freático e, nos Solos Tropicais, por bem mais tempo. O que fazer e como fazer para que esses aumentos se verifiquem?

Escoamento em Meios Porosos

Para estudar o escoamento de fluídos em meios porosos é necessário conceituar dois materiais envolvidos no processo: a) fluídos; e b) meios porosos. Fluído é uma substância que se deforma continuamente sob ação de qualquer força tangencial e podem ser newtonianos ou viscosos, classificados em laminar e turbulento.

Além da viscosidade, outra propriedade é a sua massa específica igual a massa por unidade de volume do fluído, podendo ser compressível, quando o número de MACH for acima de 0,3, e incompressível quando menor de 0,3. Exemplo de escoamento compressível, gases em alta velocidade. Líquidos em geral podem ser tratados como incompressíveis.

Meios porosos são meios sólidos que contém poros, espaços vazios distribuídos de diversas formas: leitos; rochas porosas; agregados fibrosos como tecidos e filtros; partículas catalíticas contendo micro-poros extremamente pequenos.

Os meios porosos podem ser classificados em vazios, capilarizados e espaços forçados (MENEGOLD, 1937) e (SHEIDEGGER, 1974), podem ser interconectados ou não, e podem ainda ser naturais ou sintéticos.

Lei de Darcy

A teoria do escoamento laminar e lento através de um meio poroso homogêneo se baseia no experimento desenvolvido por DARCY (1856), deduzindo que Q – volume total do líquido que atravessa o filtro por unidade de tempo, é igual a K, uma constante que depende das propriedades do fluído e do meio poroso, multiplicado por A, área do escoamento. Em boa medida a Lei de Darcy é baseada na Equação da Continuidade, em que Q=A.V, acrescida do significado físico da constante k.

Existem dois atributos do solo – meio poroso – que são fundamentais para a compreensão e para o manejo da água no solo: 1) Ponto de Murcha Permanente (PMP), teor de umidade no qual a planta não consegue retirar água do solo; e 2) Capacidade de Campo (CC), capacidade máxima do solo em reter água, acima do qual ocorre perda por percolação ou por escorrimento superficial. Tensiômetros e Tensímetros são usados na determinação desses atributos.

Outro aspecto de fundamental importância e raramente considerado é a dinâmica do Lençol Freático, monitorada por Piezômetros estrategicamente localizados em gradientes escolhidos.

Armazenamento de Água sobre e no Solo (Estocagens)

Armazenar é sinônimo de recolher, conservar, depositar, manter, acumular, juntar, memorizar; guardar; arquivar; ou de acumulação: guarda; retenção; acúmulo; contenção; abastecer; aprovisionar; estocar. Palavra muito em voga, atualmente, é Reservação, que significa ato ou efeito de reservar ou guardar (em Direito, condição restritiva de uma doação ou de seus efeitos).

Como aumentar a capacidade do solo em reter mais água?

As principais técnicas de manejo que beneficiam a retenção e disponibilidade de água para as plantas são: a) adição de matéria orgânica; b) biocarvão (Biochar); c) polímeros sintéticos (hidrogéis); d) construção de barragens subterrâneas; e) reservatórios (Dammer Diker); f) práticas de cultivo como em curvas de nível, construção de terraços, cordões vegetais; e g) cultivo mínimo ou plantio direto.

Retenção de água é a capacidade do solo em manter a água fornecida pela chuva (precipitação) ou pela irrigação. A disponibilidade de água para as plantas é o volume contido entre a CC e o PMP. O volume de água retida é função do teor e da mineralogia da fração argila, do teor de matéria orgânica, e das diferenças da microestrutura e da compactação. A textura – propriedade estável – é a que tem maior influência na retenção de água, se argilosa, siltosa ou arenosa.

1. Zoneamento Agrícola de Risco Climático – Além de outros parâmetros, importa a relação entre os teores de argila e de carbono orgânico no solo.

2. Incremento de matéria orgânica no solo – A matéria orgânica (MO) pode reter até vinte vezes a sua massa em água, em função da textura (argilosa, siltosa ou arenosa). Esterco e resíduos de celulose sobre a superfície do solo (mulch) promovem a retenção de água por períodos mais prolongados se comparados com a incorporação.

3. Fungos micorrízicos – Micorrizas melhoram as interações planta-água, aumentando a resistência à seca.

4. Biomassa carbonizada – O seu uso vem sendo redescoberto (Biochar), aumenta o volume de poros e o conteúdo de água no PMP em até 18%.

5. Polímeros sintéticos – O hidrogel tem capacidade de absorver 150 a 400 vezes a sua massa seca, muito utilizado no cultivo de hortaliças, particularmente em solos arenosos aumentando a água disponível em 1,5 a 2 vezes, permanecendo por 22 dias em solos arenosos e sete dias em argilosos.

6. Barragem subterrânea – Acumula água nos poros do solo, reduz evaporação e maior acúmulo de água por período mais longo.

7. Bacia de armazenamento – Conhecidas como Dammer Diker ajudam na retenção de água e evitam processos erosivos do solo.

8. Cultivo mínimo e plantio direto – Técnica recente, muito utilizada na Agroindústria de Processamentos, em larga escala com máquinas e equipamentos de grandes dimensões, normalmente exigindo a retirada de terraços e não obediência de semeaduras em curvas de nível. No plantio direto, em declividade de 5% e resíduos de 4,4 t/ha (matéria morta e verde), o escorrimento superficial é zero, a infiltração de água é total, e a perda de solo é zero. A função do mulch ou palhada, além de outras, é de aumentar o teor de MO no perfil do solo, aumentando a disponibilidade de água para as plantas, a Capacidade de Troca de Cátions (CTC) e melhora das características físicas do solo.

Em Agricultura Irrigada a função Produção de Água adquire papel de igual relevância à Produção de Alimentos. Na natureza, nós e os animais somos hóspedes do Reino Vegetal e temos a água como elemento comum. Água é alimento!