Maize mulching in the soil moisture and productivity of irrigated dry bean under no-tillage system in Campinas-SP

Orientadores: Edson Eiji Matsura, Zigomar Menezes de SouzaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: A potencialidade do sistema plantio direto (SPD) na conservação da água e do solo, aliado à necessidade de pesquisas com culturas irrigadas nesse sistema, principalmente no Estado de São Paulo, determina uma demanda de informações nessa área, visando minimizar a degradação dos recursos hídricos, normalmente utilizado de maneira inadequada na busca por elevadas produtividades. Diante da importância da necessidade da água para irrigação, torna-se imprescindível a conscientização do produtor rural com relação ao seu manejo racional, que pode ser alcançado tanto pela implantação de técnicas conservacionistas quanto pela utilização de equipamentos de monitoramento da umidade do solo mais práticos e eficientes. Apesar da sua importância para o sucesso do SPD irrigado, há uma carência, no Estado de São Paulo, de estudos voltados para a quantidade adequada de cobertura morta na superfície do solo, que possa proporcionar disponibilidade de água necessária para as plantas, durante o seu ciclo de desenvolvimento, levando-se em conta a sua decomposição, que pode ser mais ou menos rápida, dependendo das condições climáticas da região. Baseado nisso, estudou-se a influência de diferentes quantidades de cobertura morta de milho na conservação da umidade e produtividade da cultura do feijoeiro, avaliando-se também a técnica da TDR (Reflectometria no domínio do tempo) no monitoramento da umidade do solo, na redistribuição da água no seu interior e no manejo da irrigação. Para isso, foi semeada a cultura do feijão, variedade Pérola, na época de inverno nos anos de 2007, 2008 e 2009. Na primeira safra, caracterizou-se o sistema radicular da cultura ao longo de todo seu ciclo de desenvolvimento, buscando-se uma relação com os parâmetros da parte aérea, e também, como uma forma de aprimorar o cálculo da lâmina de água aplicada nas culturas irrigadas, contribuindo para um manejo mais racional da irrigação e um menor desperdício de água aplicada no SPD. Na segunda safra, verificou-se a influência de diferentes quantidades de cobertura morta de milho na temperatura e umidade do solo na cultura do feijoeiro irrigado em SPD e na última safra avaliou-se a decomposição dessas diferentes quantidades de cobertura morta ao longo de todo o ciclo da cultura e também, desenvolveu-se um equipamento portátil para otimizar as leituras de umidade no campo por sondas de TDR, como proposta de uma ferramenta para ser utilizada no manejo da irrigação e ensaios de redistribuição de água no interior do solo. Foi possível verificar que a profundidade efetiva de raízes do feijoeiro variou ao longo do ciclo da cultura, apresentando boa correlação com a altura de plantas, índice de área foliar e massa seca da parte aérea. Que a maior quantidade de cobertura morta de milho proporcionou as menores taxa de decomposição, os maiores valores de umidade do solo, os menores valores de temperatura do solo e a maior produtividade de grãos e de seus componentes de produtividade. Finalmente a técnica da TDR juntamente com o equipamento portátil para uma única sonda de TDR foi viável no monitoramento da umidade do solo, podendo também ser empregada no manejo da irrigação e ensaios de redistribuição de água no interior do solo.Abstract: Due to the potential of the no-tillage system (SPD) in the water and soil conservation combined with the need for research with irrigated crops in this system, mainly in the State of São Paulo, has been increasing the demand for information to minimize the degradation of hydrical resources, inappropriately used in the search for higher productivities. However, due to the importance of the need of water for irrigation, it becomes essential to farmers awareness to water rational management, by implementation of conservation techniques and also practical and efficient equipments for monitoring soil moisture. Despite its importance in the success of the SPD, there is a lack of studies, about permanence and adequate amount of mulch on the soil surface, which may provide water availability needed for plants for a longer period of time, considering mulch decomposition. So, studies were conducted to evaluate the influence of different amounts of maize mulch in the moisture conservation and dry bean productivity and also, to evaluate the TDR technique to monitor soil moisture and irrigation management and soil water redistribution. For that, was sown dry bean, Pérola variety, in the winter period, during years 2007, 2008 and 2009. In the first year, was characterized the dry bean root sytem, throughout its development cycle to find a relation with the aerial part, and also, as way to improve the irrigation water applied calculation to crops irrigated, contributing to rational irrigation management. On the second year, the objective was to verify the influence of different amounts of maize mulch in the soil moisture conservation, temperature and crop productivity, and in the last year was development a portable equipment to optimize the moisture readings in the field with TDR probes, such as proposed tool to be used for irrigation management and soil water redistribution tests. It was possible to verify that the dry bean effective root depth varied during the crop cycle, showing good correlation with plant height, leaf area index and dry mass of aerial part. The largest quantify of maize mulch provided largest values of soil moisture, less values of soil temperature and largest grain yield and its productivity components. The TDR technique with the portable equipment was feasible to monitor soil moisture and can be used for irrigation management and soil water redistribution tests.DoutoradoAgua e SoloDoutor em Engenharia Agrícol

Time domain reflectometry for studying potassium leaching in unsaturated soil columns

Este trabalho tem como objetivos projetar e avaliar o potencial de colunas de solo não-saturado equipadas com sondas de TDR (Time domain reflectometry) e acopladas a um sistema automatizado de aquisição de dados no monitoramento da dinâmica da água e de potássio no solo. O ensaio experimental foi conduzido em uma coluna de acrílico de 35cm de diâmetro interno e 105cm de comprimento preenchida com terra fina seca ao ar. A técnica da TDR possibilitou a obtenção de uma malha espaço-temporal em curtos intervalos de tempo e da umidade e da condutividade elétrica (Ce) nas diferentes profundidades consideradas. Tal resultado pode trazer uma importante contribuição para o entendimento da dinâmica da água e do potássio na terra, auxiliando os trabalhos para proposição e validação de modelos matemáticos que descrevem numericamente esses processos.The aim of this research was to evaluate the advantages of using unsaturated soil columns equipped with TDR probes (Time Domain Reflectometry) coupled to an automated system of data acquisition for monitoring water and potassium movement in soils. The research was conducted in acrylic columns of 0.35m of internal diameter and 1.05m of length filled with air-dried soil. The use of TDR technique allowed obtaining time-space network at short time intervals, indicating levels of soil moisture and electric conductivity (Ce) at different depths. The results may represent an important help for the works on the proposition and validation of mathematical models that describe numerically these processes, contributing to a better understanding of the dynamics of water and potassium in soils

Time domain reflectometry for studying potassium leaching in unsaturated soil columns

Este trabalho tem como objetivos projetar e avaliar o potencial de colunas de solo não-saturado equipadas com sondas de TDR (Time domain reflectometry) e acopladas a um sistema automatizado de aquisição de dados no monitoramento da dinâmica da água e de potássio no solo. O ensaio experimental foi conduzido em uma coluna de acrílico de 35cm de diâmetro interno e 105cm de comprimento preenchida com terra fina seca ao ar. A técnica da TDR possibilitou a obtenção de uma malha espaço-temporal em curtos intervalos de tempo e da umidade e da condutividade elétrica (Ce) nas diferentes profundidades consideradas. Tal resultado pode trazer uma importante contribuição para o entendimento da dinâmica da água e do potássio na terra, auxiliando os trabalhos para proposição e validação de modelos matemáticos que descrevem numericamente esses processos.The aim of this research was to evaluate the advantages of using unsaturated soil columns equipped with TDR probes (Time Domain Reflectometry) coupled to an automated system of data acquisition for monitoring water and potassium movement in soils. The research was conducted in acrylic columns of 0.35m of internal diameter and 1.05m of length filled with air-dried soil. The use of TDR technique allowed obtaining time-space network at short time intervals, indicating levels of soil moisture and electric conductivity (Ce) at different depths. The results may represent an important help for the works on the proposition and validation of mathematical models that describe numerically these processes, contributing to a better understanding of the dynamics of water and potassium in soils.3941219122

Different soil tillage systems in the economy of water and productivity of the winter bean crop irrigated.

Orientador: Edson Eiji MatsuraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgricolaResumo: A intensificação do uso da terra pelo emprego de técnicas como a irrigação tem proporcionado aumento anual do número de safras e redução dos riscos do empreendimento. Porém, a agricultura irrigada precisa ganhar mais eficiência por meio da utilização do sistema plantio direto, que promove de forma sustentada, o aumento da produtividade e a redução da lâmina de água aplicada. O presente trabalho teve por objetivo demonstrar que o manejo da irrigação em condições de Plantio Direto na cultura do feijoeiro (cultivar Carioca precoce) contribui para a preservação dos recursos hídricos pela redução do número de irrigações em função da cobertura morta e das características físico-hídricas apresentadas por este sistema de manejo. O experimento foi conduzido no Campo Experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da UNICAMP, em Campinas, SP, no período de junho a setembro de 2006, em Latossolo Vermelho distroférrico, submetidos aos seguintes tratamentos: sistema plantio direto 1 (SPD 1), sistema plantio direto 2 (SPD 2), plantio convencional 1 (PC 1) e plantio convencional 2 (PC 2), irrigados por aspersão convencional, sendo que o manejo da irrigação foi realizado pelo método tensiométrico. Os resultados mostraram que os tratamentos com SPD apresentaram menores valores de evapotranspiração da cultura praticamente durante todo o seu ciclo, sendo esta diferença mais acentuada na fase de florescimento, mostrando a importância da manutenção da cobertura morta em sua superfície. Os tratamentos com SPD foram mais eficientes no uso da água, apresentando maiores valores de produção com menor quantidade de água aplicada quando comparado aos tratamentos com PCAbstract: The intensification of soil use by the techniques as the irrigation has providing annual increase crops number and reduction of the enterprise risks. However, the irrigated agriculture needs to be more efficiency, through use the no tillage system that promote increases the productivity e reduction of the applied water. The aim this research was to demonstrate that irrigation management in no tillage system with bean crop (cultivar Carioca precoce) contributes whit the preservation of water resources once the mulching and others characteristics presented by this soil tillage promotes the reduction of the numbers of irrigations. This experiment was carried in the Experimental Field of University of Agricultural Engineering of UNICAMP, in Campinas, SP, in the period of June to September of 2006, in a Latossolo Vermelho distroférrico, submitted to the following treatments: no tillage system 1 (SPD 1), no tillage system 2 (SPD 2), tillage system 1 (PC 1) and tillage system 2 (PC 2), using a sprinkle irrigation system managed with tensiometers. The results showed that the SPD treatments presented smaller evapotranspiration values during practically all the crops cycle. This difference was more accentuated in the flowering phase, showing the importance of the maintenance of the mulching. The SPD treatments also presented the largest values of production associated with a smaller quantity of applied water. These results evidenciated that, in this study, the SPD treatment presents a higher water use efficiency than PC treatmentsMestradoAgua e SoloMestre em Engenharia Agrícol

Biomass loss of corn mulching under no-till system for irrigated common bean production

O objetivo deste trabalho foi avaliar a perda de massa e a taxa de decomposição de milho como cobertura morta no solo na cultura do feijão irrigado por aspersão em sistema plantio direto. Resíduos de milho foram acondicionados em recipientes de nylon (0,35 × 0,25 m) e depositados na superfície do solo para avaliação da sua perda de massa aos 15, 30, 45, 60, 75, 90 e 105 dias após sua instalação. O experimento foi conduzido em um Latossolo Vermelho distroférrico. Testaram-se como tratamentos cinco quantidades de cobertura morta de milho (2, 4, 6, 8 e 12 Mg ha-1) e a testemunha sem cobertura, em delineamento de blocos ao acaso, com três repetições. O tratamento com maior quantidade de cobertura morta de milho, apresentou a menor perda de massa no sistema plantio direto com feijão irrigado. A taxa de decomposição do milho é inversamente proporcional com o aumento da sua quantidade como cobertura morta no solo243500511CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQSem informaçãoThe objective of this study was to evaluate biomass loss and decomposition rate of corn as mulch on the soil surface. Corn residue was placed on nylon litterbags (0.35 × 0.25 m) and deposited onto the soil surface for evaluation of biomass loss at 15, 30, 45, 60, 75, 90 and 105 days after installation. The experiment was conducted in an Oxisol. The treatments tested were five levels of corn mulching quantity (2, 4, 6, 8 and 12 Mg ha-1) and a control (no mulching addition), arranged on a complete randomized block design with three replications. The treatment with greater amount of corn mulch showed the lowest loss of mass in irrigated beans no-till system. The rate of decomposition of corn mulch is inversely proportional to the increase of its amount in the soi

Correlação linear e espacial entre a resistência do solo ao penetrômetro e a produtividade do feijoeiro irrigado

A resistência do solo ao penetrômetro exerce grande influência sobre o crescimento e desenvolvimento vegetal, uma vez que o crescimento das raízes, assim como o rendimento das culturas, varia de forma inversamente proporcional ao seu valor. Dessa forma, a análise da variabilidade espacial da resistência do solo ao penetrômetro e da produtividade, por meio da geoestatística, pode indicar alternativas de manejo para reduzir os efeitos da variabilidade do solo sobre a produtividade e também melhorar a estimativa de respostas das culturas sob determinadas práticas de manejo. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi relacionar e caracterizar a variabilidade espacial da resistência do solo ao penetrômetro (RP) e a produtividade do feijoeiro irrigado em sistema de semeadura direta, em duas safras consecutivas. O experimento foi realizado em Latossolo Vermelho distroférrico típico, no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp, no município de Campinas-SP, cujas coordenadas geográficas são: 22 ° 48 ' 57 " de latitude sul, 47 ° 03 ' 33 " de longitude oeste e altitude média de 640 m. As avaliações foram realizadas em uma malha regular de amostragem de 3 x 3 m, totalizando 60 pontos amostrais por parcela. A análise da dependência espacial foi avaliada pela geoestatística, e os parâmetros dos semivariogramas utilizados para construir mapas de isolinhas, por meio do interpolador de krigagem do programa Surfer 8.0. A regressão linear simples entre mapas (pixel-a-pixel) mostrou correlação negativa entre os valores de RP e a produtividade; no entanto, a produtividade do feijoeiro irrigado apresentou baixa correlação com a resistência do solo ao penetrômetro em sistema semeadura direta nas duas safras

Linear and spatial correlation between the soil penetration resistance and irrigated bean yield

Soil penetration resistance exercises major influence on crop development, root growth and crop productivity, which is inversely proportional to that soil attribute. In this way, the analysis of spatial variability of soil penetration resistance and crop yield based on geostatistics can indicate alternative management practices, not only to reduce the effects of soil variability on crop yield, but also to improve the estimated crop response under certain management practices. This study aimed to correlate soil penetration resistance (RP) and spatial yield variability in irrigated no-till snapbean cultivation in two consecutive cycles. The experiment was carried out on a typical dystrophic Red Latosol (Oxisol), in an experimental field of the FEAGRI/UNICAMP, in Campinas-SP (lat 22 ° 48 ' 57S, long 47 ° 03 ' 33W, mean altitude of 640 m asl). The evaluations were performed in a regular sampling grid of 3 x 3 m, totaling 60 points per treatment. Spatial dependence was evaluated by geostatistical techniques as well as semivariogram parameters to generate isoline maps, by means of kriging interpolation, using program Surfer 8.0. The simple linear regression between maps (pixel-to-pixel) detected an inverse correlation between RP and crop yield, whereas the bean yield was loosely correlated with soil penetration resistance under irrigated no-till system in the studied growing seasons.A resistência do solo ao penetrômetro exerce grande influência sobre o crescimento e desenvolvimento vegetal, uma vez que o crescimento das raízes, assim como o rendimento das culturas, varia de forma inversamente proporcional ao seu valor. Dessa forma, a análise da variabilidade espacial da resistência do solo ao penetrômetro e da produtividade, por meio da geoestatística, pode indicar alternativas de manejo para reduzir os efeitos da variabilidade do solo sobre a produtividade e também melhorar a estimativa de respostas das culturas sob determinadas práticas de manejo. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi relacionar e caracterizar a variabilidade espacial da resistência do solo ao penetrômetro (RP) e a produtividade do feijoeiro irrigado em sistema de semeadura direta, em duas safras consecutivas. O experimento foi realizado em Latossolo Vermelho distroférrico típico, no campo experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp, no município de Campinas-SP, cujas coordenadas geográficas são: 22 ° 48 ' 57de latitude sul, 47 ° 03 ' 33de longitude oeste e altitude média de 640 m. As avaliações foram realizadas em uma malha regular de amostragem de 3 x 3 m, totalizando 60 pontos amostrais por parcela. A análise da dependência espacial foi avaliada pela geoestatística, e os parâmetros dos semivariogramas utilizados para construir mapas de isolinhas, por meio do interpolador de krigagem do programa Surfer 8.0. A regressão linear simples entre mapas (pixel-a-pixel) mostrou correlação negativa entre os valores de RP e a produtividade; no entanto, a produtividade do feijoeiro irrigado apresentou baixa correlação com a resistência do solo ao penetrômetro em sistema semeadura direta nas duas safras.1827183

Contribuição da estrutura interna na perda de carga de filtros de areia utilizados na irrigação Contribution of the internal structure in the sand filters head loss used in irrigation

A dinâmica de operação dos filtros de areia afeta o desempenho hidráulico do sistema de irrigação, elevando a perda de carga e alterando a altura manométrica total do sistema. Buscando entender parte dessa dinâmica, o objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da estrutura interna de filtros de areia na perda de carga de três modelos de equipamentos fabricados no Brasil, sem a presença do elemento filtrante e utilizando água limpa. Adicionalmente, com o ajuste do modelo matemático exponencial aos dados experimentais, procurou-se estabelecer comparações entre os tipos de estrutura dos filtros avaliados. Os ensaios foram realizados em um módulo experimental construído no Laboratório de Hidráulica e Irrigação da FEAGRI/UNICAMP. Os resultados mostraram que a estrutura hidráulica interna dos filtros determinou comportamentos hidráulicos diferenciados e que os tipos de estruturas (placa difusora e drenos) alteraram o padrão de operação dos modelos ensaiados. A função matemática proposta representou, significativamente, o fenômeno físico de perda de carga para as condições do experimento.<br>The dynamic of operation of sand filters affect the hydraulic performance of irrigation systems, increasing the head loss and changing the total dynamic head of the system. Trying to understand part of this dynamic, the objective of this research was to determine the effect of internal hydraulic structures in the head loss of three sand filters of commercial models, manufactured in Brazil and operating without the filter layer and with clean water. In addition, using an exponential mathematical model adjusted to the experimental data, comparisons among types of structure of each evaluated filter were performed. The trails were accomplished in the experimental module developed in the Laboratory of Hydraulics and Irrigation of FEAGRI / UNICAMP. The results showed that the filters structures determined differentiate hydraulic behaviors and each type of structures (diffuser plate and drains) change the standard operation for the evaluated filters. The mathematical function proposed represented significantly the head loss physical phenomenon for the experimental conditions