Localized irrigation sand filters: theory and practice

The application of sand filters in localized irrigation systems is recommended in the presence of organic and algae contamination. The proper design and maintenance of these equipments are essential to assure an effective water quality control, in order to reduce the emitters clogging, to keep its water application uniformity, and to prevent increasing in the system operation costs. Despite the existence of some references about design, operation and maintenance of these filters, they are dispersed, with not enough details to guarantee the optimization of its hydraulics structure design and the proper selection of porous media to be used. Therefore, the objective of this work was to report a current literature review, relating practical information with scientific knowledge. The content of this review would help to induce and intensify the research on this subject and to contribute so the operational functions for the equipment are reached. It is also expected to assist the improvement of the filtration and flushing processes in the agricultural irrigation and the development of original design procedures and the rational use of these devices.A aplicação de filtros de areia em sistemas de irrigação localizada é recomendada quando a água possui contaminação orgânica e de algas. O correto dimensionamento e manutenção desses equipamentos são essenciais para garantir o controle efetivo da qualidade da água de irrigação, visando a reduzir a obstrução de emissores, a manter a uniformidade de aplicação de água e a evitar o aumento nos custos de operação do sistema. Apesar da existência de informações técnicas sobre o projeto, a operação e a manutenção desses filtros na literatura, elas estão dispersas e com detalhamento insuficiente para permitir otimização do dimensionamento da estrutura hidráulica e da escolha do meio poroso a ser utilizado. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é apresentar uma revisão de literatura, relacionando informações práticas com conhecimento científico existente, buscando induzir e ampliar as pesquisas sobre este tema e contribuir para que as funções operacionais estabelecidas para o equipamento sejam plenamente alcançadas. Espera-se, também, auxiliar na melhoria dos processos de filtração e de retrolavagem na irrigação agrícola e no desenvolvimento de procedimentos metodológicos de projeto e no uso racional desses dispositivos.60461

Efeitos da granulometria nas características físicas dos substratos de coco e de pinus

Efficient plant production in recipients requires appropriate knowledge of the substrate characteristics that have important role in supporting plant root systems and offering suitable moisture for their growth. The primary source of the substrate defines different characteristics to the growth media, limiting its successful employment in crop water management. In order to indicate suitable physical substrate attributes for capillarity irrigation, the objective of this study was to evaluate the effects of two particle size distribution (fine and coarse) of coconut and pine bark substrates on physical attributes related to water retention. For both of analyzed substrates, poremeter and particle size distribution analysis methods were employed, adding gravitational particle separation for the coconut material. The results have indicated that the coconut substrate with coarse particles distribution presented deficiency for watering processes by capillary rise due to a higher porosity caused by the fiber constitution. Fine substrates, with smaller average particle size and lower percentage of particle fibers, showed more suitability for water storage processes and, consequently, capillary rise processes. The fine coconut substrate presented higher aeration with high water retention capacity.O desempenho da produção vegetal em recipientes requer o conhecimento adequado das características dos substratos que possuem função importante de suporte ao sistema radicular das plantas e de propiciar umidade adequada ao seu crescimento. A fonte primária do substrato define diferentes características físicas ao meio de crescimento. Com o objetivo de indicar um substrato com atributos físicos adequados para utilização na irrigação por capilaridade, avaliaram-se os efeitos de duas granulometrias (fina e grossa) de substratos de fibra de coco e de pinus nas características físicas relacionadas à retenção de água. Para ambos os substratos, empregaram-se os métodos de porômetro e de análise granulométrica, sendo que, no caso dos substratos de coco, adicionou-se também a separação gravitacional de partículas. Os resultados indicaram que o substrato de coco com maior granulometria mostrou-se deficiente para processos de molhamento por ascensão capilar, devido à maior porosidade gerada pela constituição fibrosa. Os substratos com menor tamanho médio de partículas e menor percentual de fibras favoreceram os processos de armazenamento de água e, consequentemente, os processos de ascensão capilar. O substrato fino de coco apresentou maior aeração com alta capacidade de retenção de água

Infiltration and Advance for an Open-ditch Surge Flow Furrow Irrigation System

Agricultural Engineerin

Metodologia de avaliação do processo de retrolavagem em filtros de areia pressurizados

The objective of this study was to apply a methodology based on sampling sand from contaminated filter beds, to evaluate the performance of the backwash process in pressurized sand filters used in irrigation. Backwash trials were conducted in an experimental module with three new sand filters of the same commercial model. The evaluations were conducted after filtration processes performed using four filtration rates and three separate sand particle sizes (fine - 0.55 mm; medium - 0.77 mm, and coarse sand - 1.04 mm diameter), repeated in three subsequent cycles. After reaching a fixed expansion of 25% of the filter bed height, the backwash processes were performed for 15 min. Backwash cleaning efficiency was evaluated in all trials based on the mass of removed solids for different filter bed layers and throughout the entire filter bed. The backwash assessment methodology is effective and has potential to be a practical tool for farmers in the evaluation of the performance of pressurized sand filters used in irrigation.Propôs-se, neste trabalho, aplicar uma metodologia baseada em amostragens de areia de leitos filtrantes contaminados para avaliar o desempenho do processo de retrolavagem em filtros de areia pressurizados utilizados na irrigação. Os ensaios de retrolavagem foram conduzidos em um módulo experimental constituído de três filtros novos de areia e de um mesmo modelo comercial. As avaliações foram conduzidas após processos de filtração realizados com o emprego de quatro taxas de filtração em três granulometrias de areia, separadamente (areia fina, 0,55 mm; média, 0,77 mm e grossa, 1,04 mm de diâmetro) repetidos em três ciclos de filtração subsequentes; após atingir uma expansão fixa de 25% da altura leito filtrante, as retrolavagens foram processadas por 15 min; a eficiência de limpeza da retrolavagem foi avaliada em todos os ensaios a partir da massa de sólidos removidos para as diferentes camadas do leito filtrante e para a camada, por inteiro. A metodologia de avaliação do processo de retrolavagem é eficaz e possui potencial para ser uma ferramenta prática para o agricultor na avaliação do desempenho de filtros de areia pressurizados utilizados na irrigação.The objective of this study was to apply a methodology based on sampling sand from contaminated filter beds, to evaluate the performance of the backwash process in pressurized sand filters used in irrigation. Backwash trials were conducted in an experimen207600605FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOsem informaçãoPropôs-se, neste trabalho, aplicar uma metodologia baseada em amostragens de areia de leitos filtrantes contaminados para avaliar o desempenho do processo de retrolavagem em filtros de areia pressurizados utilizados na irrigação. Os ensaios de retrolavag

Subirrigação automatizada por sensores capacitivos para produção de sálvia

Subirrigation is typically controlled using timers to periodically irrigate plants based on a pre-determined schedule. The objective of this study was to evaluate the usefulness of capacitance-type sensors to monitor substrate water content and to control subirrigation automatically for salvia production in greenhouse. Additionally, we quantified the effect of different substrate volumetric water content (VWC) on growth of plants cultivated in 15-cm diameter × 13.75-cm height pots. Automation was performed using three EC-5 capacitance soil moisture sensors per experimental unit, connected to a system with a CR10X data logger, AM16/32 multiplexer, SDM-CD16AC relay driver and NK-2 submersible pumps. Substrate moisture readings were taken every 15 minutes, and plants were irrigated only if the readings dropped below pre-set VWC thresholds. We evaluated five levels of substrate VWC (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 m3 m-3), with two replications, in a completely randomized design. The system effectively monitored and recorded VWC, and controlled irrigation accordingly. Substrate VWC ranged from 0.1 to 0.41, 0.2 to 0.39, 0.3 to 0.41, 0.4 to 0.43 and 0.5 to 0.53 m3 m-3, in ascending order of the treatments, with the highest values recorded after irrigation events. The number of irrigation events, total volume of nutrient solution applied, net photosynthesis, dry weight, number of branches and leaves, shoot height, leaf area, canopy light interception, and leaf chlorophyll content all increased significantly with the increase in VWC (p<0.0001). The VWC of 0.5 m3m-3 provided the highest plant growth (p<0.0001). Capacitance sensors can be used to both monitor soil moisture and control subirrigation for salvia production in soilless substrate, reducing the possibility of water stress caused by daily irrigation schedule using timers.323314320COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESSem informaçãoAtualmente o controle da subirrigação é realizado por meio de temporizadores, usando calendário fixo para acionamento periódico da irrigação. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de sensores capacitivos no monitoramento da umidade do substrato e no controle automatizado da subirrigação para a produção de sálvia em ambiente protegido. Adicionalmente, quantificou-se o efeito de diferentes conteúdos volumétricos de água (CVA) do substrato no crescimento de plantas cultivadas em vasos com 15 cm de diâmetro × 13,75 cm de altura. A automação foi realizada por três sensores de umidade EC-5 por unidade experimental, conectados a um sistema constituído por sistema de aquisição de dados CR10X, multiplexador AM16/32, controlador de saídas SDM-CD16AC e bombas submersas NK-2. As determinações da umidade eram realizadas a cada 15 minutos, com acionamento da irrigação somente quando as leituras eram inferiores aos valores estabelecidos como tratamentos. Foram utilizados cinco CVA do substrato (0,1; 0,2; 0,3; 0,4 e 0,5 m3 m-3), com duas repetições e em delineamento inteiramente casualizado. O sistema monitorou a umidade do substrato e controlou a subirrigação adequadamente ao longo do tempo. A umidade do substrato variou de 0,1 a 0,41; 0,2 a 0,39; 0,3 a 0,41; 0,4 a 0,43 e 0,5 a 0,53 m3 m-3, na ordem crescente dos tratamentos, com os resultados mais altos registrados imediatamente após as irrigações. O número de irrigações, volume total de solução nutritiva aplicado, fotossíntese líquida, massa seca, número de ramos e de folhas, altura da parte aérea, área foliar, interceptação luminosa pelo dossel e teor relativo de clorofila aumentaram significativamente com o aumento do CVA (p<0,0001). O CVA de 0,5 m3 m-3 proporcionou maior crescimento das plantas (p<0,0001). Sensores capacitivos podem ser utilizados no monitoramento da umidade e controle da subirrigação na produção de sálvia, reduzindo a possibilidade de estresse hídrico causado por irrigações diárias usando temporizadores

Mineral and organomineral fertirrigation in relation to quality of greenhouse cultivated melon

Fertirrigation of melon still presents problems in relation to the type of the fertilizer used, mainly the biofertilizers. This experiment, installed in Uberaba, MG, Brazil, in a plastic module greenhouse of 768 m², tested treatments consisting of the conventional mineral fertirrigation and the organic fertirrigation, using two frequencies: daily and weekly. The best yields were obtained with daily fertilizer application, with superiority in relation to biofertilizers, with yield of 45.5 t ha-1 of fruit. This value was higher as compared to chemical products, that lead to a yield of 42.4 t ha-1. The weekly fertigation had lower productivities, and in this case, the biofertilizers also overcame the mineral, on the average 2.0 t ha-1. The best melon soluble solids values were obtained for the daily application of fertilizers, and the best treatment (P < 0.05) was the organic daily fertigation, with values of soluble solids content of 13.60&deg; brix, followed by the daily chemical fertigation, with values of 12.52&deg;. On the average, the amounts of soluble solids in melon were superior to the average found for Brazilian melons. Differences were not verified among the treatments for the variables pulp thickness and fruits pH. Regarding the peel thickness, the application of organic fertilizer sources presented a slight superiority in relation to chemical fertilizer treatments. No differences were verified among treatments in relation to the amount of fruits protein.A fertilização do melão ainda apresenta incertezas em relação ao tipo de fertilizante utilizado, principalmente quando se utilizam os biofertilizantes. Com o objetivo de monitorar a fertirrigação com fertilizante organomineral comparando-a com a fertirrigação convencional, este experimento avaliou a qualidade final do melão variedade "Orange Flesh", cultivado em estufa plástica. O experimento foi instalado em Uberaba, MG, em condições de ambiente protegido, num módulo de 768 m², onde foram aplicados os seguintes tratamentos: fertirrigação convencional mineral e fertirrigação com biofertilizante, em duas freqüências: semanal e diária. As melhores produtividades foram obtidas com a aplicação diária de fertilizantes, com superioridade para os produtos organominerais, com produção total de 45,5 t ha-1 de frutos, superior às 42,4 t ha-1 obtidas com os produtos químicos. A fertirrigação semanal resultou em produtividades inferiores às decorrentes das aplicações diárias, sendo que os produtos organominerais superaram os químicos nesse tipo de aplicação em 2 t ha-1, em média. Os maiores valores de sólidos solúveis totais foram obtidos com a aplicação diária de fertilizantes, em que o melhor tratamento (P < 0,05) foi o relativo à fertirrigação orgânica diária, com valores médios de teor de sólidos solúveis de 13,6&deg; Brix, seguido pelo fertirrigação química diária, com valores médios de teores de sólidos solúveis de 12,52&deg; Brix. Não foram verificadas diferenças entre os tratamentos para as variáveis espessura de polpa e pH dos frutos. Com relação à espessura de casca, constatou-se ligeira superioridade dos tratamentos organominerais, quando comparados aos químicos, característica marcante da aplicação de fontes orgânicas na nutrição das culturas. Em termos de teor de proteína dos frutos, não foram verificadas diferenças entre os tratamentos

Melon fertigation in greenhouse using biofertilizer and chemical fertilizers

The experiment was installed in the Experimental Farm of the Uberaba University, in one of the modules of plastic greenhouse of 768 m². Treatments consisted of two types of fertigation: conventional chemical fertigation and with biofertilizers. Also, two fertigation frequencies were studied for each type: at intervals of one and seven days. The best yields were obtained with the daily fertilizer application, with superiority for the biofertilizers, with production of 45.5 t ha-1 of fruits. This was better than mineral products, which produced 42.4 t ha-1. The weekly fertigation had lower productivities, and in this case, the biofertilizers also surpassed the chemical, on an average by 2.0 t ha-1. It was also observed that the biofertilizers delayed the crop cycle by about 8 days, compared to chemical fertigation. In spite of prolongation of crop cycle, it can be concluded that biofertilizers are efficient in nutrition of melon, with similar or even higher yields in comparison to those obtained by mineral products.Com este trabalho, objetivou-se monitorar a fertirrigação com biofertilizante, comparando-a com a fertirrigação química convencional, na cultura do melão variedade Orange Flesh, cultivado em ambiente protegido. O experimento foi instalado no Campo Experimental da Universidade de Uberaba, num dos módulos de estufa plástica de 768 m², onde foram aplicados os tratamentos: fertirrigação convencional química e com biofertilizante. Também foram estudadas, dentro dos dois tratamentos, duas freqüências de fertirrigação: diária e semanal. As melhores produtividades foram obtidas com a aplicação diária de fertilizantes, com superioridade para os produtos organominerais, com produção total de 45,5 t ha-1 de frutos, superior estatisticamente às 42,4 t ha-1 obtidas com os produtos minerais. A fertirrigação semanal resultou em produtividades inferiores às decorrentes das aplicações diárias, sendo que os produtos organominerais superaram os químicos nesse tipo de aplicação, em 2,0 t ha-1, em média. Observou-se, também, que os produtos organominerais retardaram, em cerca de 8 d, o ciclo do melão, em comparação com os químicos. Apesar desse alongamento do ciclo da cultura, conclui-se que os produtos organominerais são extremamente eficientes na nutrição do melão, com produtividades similares e até superiores às dos produtos minerais utilizados.455

Chemical alteration of soil irrigated by sprinkler, subsurface and surface drip irrigation with wastewater

The purpose of this study was to compare the variation of soil chemical constituents due to wastewater and surface water reservoir applications, during two cycles of the lettuce (Lactuca sativa L.), cv Elisa, using sprinkler, surface and subsurface drip irrigation. The soil layers of 0 - 0.1 m and 0.1 - 0.2 m were analyzed, after 6, 26 and 46 days of transplanting in the 1st cycle and after 7, 27 and 49 days in the 2nd cycle. The results showed an elevation of sodium concentration in the 1st cycle for the treatments irrigated with wastewater in both soil layers. The manganese and copper concentrations increased in the 1st cycle in the soil layer of 0 - 0.1 m for the sprinkler and surface drip irrigated with wastewater. In the 2nd cycle the treatments with waste water presented an elevation of total nitrogen in both analyzed layers and for organic matter in the layer of 0 - 0.1 m. Also in this cycle, a reduction in the manganese and copper concentrations was found, attributed to the rainfall that occurred in the period.Propôs-se, neste trabalho, avaliar a variação dos constituintes químicos do solo devido à aplicação de água residuária e água de um depósito de fonte superficial, durante dois ciclos da alface (Lactuca sativa L.), cv Elisa, utilizando-se os sistemas de irrigação por aspersão, gotejamento subterrâneo e superficial. Analisaram-se as camadas de solo de 0-0,10 e 0,10-0,20 m, aos 6, 26 e 46 dias após o transplantio no 1° ciclo e aos 7, 27 e 49 dias após o transplantio, no 2° ciclo. Os resultados demonstraram que no 1° ciclo a concentração de sódio apresentou elevação nos tratamentos irrigados com água residuária, em ambas as camadas de solo. As concentrações de manganês e cobre também indicaram elevação nesse ciclo, para a camada de solo de 0-0,10 m na irrigação por aspersão e gotejamento superficial com água residuária; no 2° ciclo os tratamentos irrigados com água residuária mostraram elevação do nitrogênio total em ambas as camadas de solo analisadas e da matéria orgânica, somente na camada de 0-0,10 m. Nesse ciclo, o manganês e o cobre também apresentaram redução na concentração, efeito atribuído às chuvas que ocorreram no período.75576

Development of the lettuce Elisa in different irrigation systems with wastewater

The main scope of this study was to compare the use of wastewater and surface reservoir water on the development of the lettuce (Lactuca sativa L.), cv Elisa, during two crop cycles. The crop development was analyzed at the 13, 25, 33, 40 and 45 days after the transplanting in the 1st cycle and at the 14, 25, 33, 41 and 47 days in the 2nd cycle. The commercial classification and water use efficiency at the end of each cycle was evaluated, comparing the sprinkler, subsurface and surface drip irrigation systems. The highest value of dry mass, fresh mass and leaf area were found for the treated wastewater, although the plant height and the leaf number were not affected by its use and the yield in the two cycles was higher for the subsurface drip irrigation treatment, followed by the surface drip using wastewater. The highest value of the water use efficiency was obtained in the drip irrigation systems, using wastewater in both crop cycles; on the other hand, the largest percentage of plants, under wastewater or surface reservoir water treatments, were classified in classes 20 and 25 and 15 and 20, respectively, in both crop cycles. The best results for the crop development, commercial classification and water use efficiency were obtained for wastewater applied through drip irrigation systems.Neste trabalho, teve-se como objetivo principal avaliar o uso de água residuária e água de um reservatório superficial, no desenvolvimento da alface (Lactuca sativa L.), cv Elisa, durante dois ciclos de cultivo. Analisou-se o desenvolvimento da cultura aos 13, 25, 33, 40 e 45 dias após o transplantio no 1º ciclo e aos 14, 25, 33, 41 e 47 dias, no 2º ciclo, determinando-se a classificação comercial e eficiência do uso de água, ao final de cada ciclo, comparando-se os sistemas de irrigação por aspersão, gotejamento subterrâneo e superficial, concluindo-se que: os maiores valores de massa seca, massa fresca e área foliar, foram obtidos nos tratamentos com água residuária, enquanto a altura da planta e o número de folhas foram pouco influenciados pelo tipo de água. A produtividade nos dois ciclos foi mais elevada nos sistemas de irrigação por gotejamento subterrâneo, seguido pelo superficial, utilizando-se água residuária. A maior eficiência no uso de água foi obtida nos sistemas de irrigação por gotejamento, em que se usou água residuária em ambos os ciclos da cultura; por outro lado, as plantas, em sua maior porcentagem, nas quais se empregou água residuária e do reservatório, apresentavam-se nas classes 20 e 25 e 15 e 20, respectivamente, em ambos os ciclos da cultura. Enfim, os melhores resultados no desenvolvimento, classificação comercial e eficiência de água, foram obtidos com água residuária aplicada pelos sistemas de irrigação por gotejamento.172