O aumento na produtividade da cana, e consequentemente no rendimento de açúcar, é uma realidade para as áreas irrigadas. Mas a água atualmente é um fator limitante tanto para o consumo das famílias e dos animais como para a produção de alimentos (BRITO et al., 2009). Assim, o manejo da irrigação com disponibilidade hídrica plena para a cultura,
suprindo toda a demanda, raramente será viável, sendo que a irrigação com déficit pode ser uma alternativa interessante, e informações sobre a utilização da água pelas culturas são essenciais para eficiência deste manejo (LEAL, 2012).
Muitos pesquisadores têm proposto indicadores para avaliar a utilização da água na produção de culturas agrícolas, bem como avaliar o desempenho de sistemas agrícolas irrigados (BOS et al., 1994; PERRY, 1996), sendo a produtividade da água, também descrita por alguns autores como eficiência do uso da água, um destes fatores. Cabe salientar que ocorrem algumas confusões com o conceito de eficiência do uso da água, pois é um termo muitas vêzes utilizado para analisar o desempenho da planta, quando se utiliza a razão entre a assimilação e as taxas de transpiração, bem como algumas vezes utilizado como sinônimo de eficiência da aplicação de água ou eficiência dos sistemas de irrigação (PEREIRA et al., 2002). Assim, o termo produtividade da água para análise do desempenho da planta é mais indicado. Monteith (1984) também já havia criticado o uso do termo eficiência no uso da água, salientando que não existem limites teóricos como referência, como deveria ser para um termo no contexto de engenharia.
E a produtividade da água é definida como a razão entre a produção de biomassa (kg) e a quantidade de água consumida pela cultura (m3), incluindo a precipitação pluvial e água aplicada pela irrigação, ou a evapotranspiração total do período de cultivo (PEREIRA et al., 2002), sendo um indicador de suma importância para melhorar o uso e gestão dos recursos hídricos (AYARS et al., 1999). Também se deve destacar sua importância na escolha do manejo da irrigação, incluindo irrigação sob déficit como descrevem Howell et al. (1995) e irrigação suplementar conforme descrito por Zhang e Oweis (1999). Segundo Inman-Bamber e Smith (2005), o manejo adequado e estratégico da água ao longo de todo o ciclo da cana-de- açúcar tem importância fundamental, podendo a produtividade da água ser utilizada para ajustar o planejamento e a tomada de decisão da irrigação, aumentando a produtividade de colmos, açúcar e álcool. Desta forma, a produtividade da água é um ótimo indicador para a análise e tomada de decisão, pois permite avaliar a variação da razão entre a produção e a quantidade de água utilizada, sugerindo valores que maximizem a utilização deste recurso natural (MASCHIO, 2011).
Doorenbos e Kassam (1979) relatam que com a utilização da irrigação nos trópicos e subtrópicos secos, a produtividade da água pela cultura da cana-de-açúcar, em solos com 80% de disponibilidade hídrica, varia entre 5,0 e 8,0 kg m-3 para biomassa de colmos, e entre 0,6 e 1,0 kg m-3 para biomassa de sacarose. E, segundo Dinar (1993), existem meios para se elevar
os valores da produtividade da água de um cultivo, destacando-se, entre esses, o manejo adequado de irrigação.
Para Inman-Bamber et al. (1999), a cana-de-açúcar responde bem às condições irrigadas, podendo apresentar altos valores de produtividade da água, atingindo até 27,5 kg de matéria seca para cada m-3 aplicado. Com o aumento no volume de água aplicado via irrigação em torno de 9% do total recebido pelas plantas, a cultura apresentou expressivo aumento no crescimento do dossel, resultando em um incremento considerável da biomassa (em torno de 31%), juntamente com a produtividade de colmos (41%). Este resultado pode ser atribuído à melhoria na partição de biomassa para os colmos, proporcionada pela irrigação (INMAM-BAMBER; SMITH, 2005). Contudo, para a cana-de-açúcar, a magnitude das variações da produtividade da água depende, também, da variedade, tipo (cana-planta ou cana-soca), condições ambientais e práticas de manejo adotadas (SMIT; SINGELS, 2006). Kingston (1994), em uma revisão sobre o tema, verificou que produtividade da água variou de 8,37 a 20,94 kg m-3 (colmos frescos), já Robertson e Muchow (1994) relatam valores variando entre 4,8 e 12,1 kg m-3 (colmos frescos) e, em outro trabalho, Robertson et al. (1997) verificaram variação de 5,3 a 15,4 kg m-3 (colmos frescos).
Trabalhando em casa de vegetação, com 24 variedades, Maschio (2011) apresenta valores de produtividade da água em açúcar com variação entre 1,95 e 3,84 kg m-3 e de produtividade da água em biomassa seca total da parte aérea variando entre 6,98 e 11,94 kg m-3. O autor destaca que, em termos médios, a produtividade da água em biomassa para o tratamento com lâmina de 70% da demanda foi maior que na condição do tratamento 100%. Na continuidade do experimento, segunda soca, Leal (2012) encontrou valores de produtividade da água em biomassa de açúcar na faixa de 0,99 a 3,52 Kg m-3 e de produtividade da água em biomassa seca total da parte aérea variando de 5,4 a 8,29 Kg m-3.
Para Steduto et al. (2007), existe um limite na quantidade de biomassa produzida por unidade de água consumida pela cultura, relatando que a produtividade da água é aproximadamente constante para uma dada espécie de cultura após uma normalização da demanda evaporativa e da concentração de dióxido de carbono na atmosfera (Figura 3A). No trabalho, os autores destacam a necessidade de normalizar a produtividade da água em função das diferenças entre o clima, especificamente para a demanda evaporativa da atmosfera, podendo extrapolar valores de produtividade da água entre zonas climáticas, e também para a concentração de CO2 na atmosfera, explicando as mudanças na concentração de CO2 com o
Outros trabalhos citados por Steduto et al. (2007) confirmam que a relação entre a biomassa produzida e água consumida por uma determinada espécie é linear, indicando que a produtividade da água é aproximadamente constante, uma característica muito importante para a análise de produtividade das culturas quando limitado o volume de água disponível para a planta. Os autores citam Briggs e Shantz (1913) como os pioneiros em observar esta linearidade nos resultados, mas ressaltam que a primeira abordagem analítica sobre o tema foi desenvolvida por De Wit (1958), seguido por outros como Arkley (1963), Bierhuizen e Slatyer (1965), Stewart (1972), Hanks (1974, 1983) e Stanhill (1986), que descreveram esta relação linear, sendo que Tanner e Sinclair (1983) apresentaram uma análise detalhada que forneceu uma base teórica e confirmou a constância observada anteriormente para um determinado ambiente. Porém, poucas tentativas foram feitas com o objetivo de combinar os avanços científicos e as novas evidências experimentais para melhorar a compreensão do comportamento da produtividade da água, tendo grande importância para o desenvolvimento de modelos para estimativa de produção das culturas.
O comportamento linear da relação biomassa produzida e água consumida (Figura 3A) será mantido em campo desde que o nível de nutrientes do solo seja "adequado", a disponibilidade de água não seja "excessiva" e o dossel não seja "muito denso" (De WIT, 1958). A tendência linear da relação biomassa produzida e água consumida difere do comportamento típico de uma função de produção (Figura 3B), esta muito utilizada para relacionar produção com consumo hídrico. Porém, o conceito de função de produção é a relação física entre as quantidades utilizadas de certo conjunto de insumos e as quantidades físicas máximas que podem ser obtidas do produto, para uma dada tecnologia conhecida (FRIZZONE; ANDRADE JUNIOR, 2005). Assim, não apenas a água consumida pela planta é considerada, sendo um dado que representa a produção máxima alcançada considerando o manejo da cultura e o sistema de irrigação utilizado, não somente as características relacionadas à planta.
No programa Aquacrop®, o mais recente modelo para culturas da FAO (STEDUTO et al., 2009), o acúmulo de biomassa é simulado usando os valores, entre outros parâmetros, de produtividade da água normalizados (SINGELS, 2014), existindo ainda lacunas de conhecimento e necessidade de melhor investigação, mas o potencial para uso da produtividade da água normalizada na modelagem de culturas é destacado por Steduto et al. (2007).
(A) (B)
Figura 3 - Relação entre biomassa da parte aérea e água transpirada para as culturas C3 e C4 após a normalização para o CO2 e ETo (Produtividade da água normalizada - WP*) (RAES et al., 2011) (A); e exemplo típico de função de produção “Água – Cultura” (BERNARDO, 2006) (B)
3 MATERIAL E MÉTODOS
O experimento apresentado nesta tese está vinculado ao projeto de pesquisa FAPESP
2012/50083-7: "Produtividade da Água em Biomassa e Energia para Variedades de Cana- de-açúcar em Função dos Níveis de Irrigação: Experimentação e Simulação", aprovado em
edital específico do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE) junto à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Assim, a metodologia adotada e os resultados apresentados foram definidos e redigidos em comum acordo, seguindo as cláusulas do Termo de Convênio de Cooperação firmado entre FAPESP, Odebrecht Agroindustrial (Empresa parceira) e a Universidade de São Paulo - USP (Instituição sede do projeto).