Runoff under sprinkler irrigation. Affecting factors and control practices.

The need to reduce energy costs associated with the use of sprinkler irrigation systems has led farmers towards the use of low pressure operating systems. The characteristics of water applied by these systems, with high water application rates usually exceeding soil infiltration capacity, has increased surface runoff problems under sprinkler irrigation. Surface runoff can cause different problems: (i) reduction of irrigation efficiency and uniformity, increasing energy and water consumption; (ii) soil erosion; (iii) crop yield spatial variability; and (iv) environmental problems, by transporting sediments and applied fertilizers or other agrochemicals washed-out from the field causing the contamination of surface waters. To minimize surface runoff it is required a good knowledge of all factors that directly or indirectly can affect it. The irrigation process, from water application by the irrigation system to its infiltration or runoff, is very complex. This complexity is essentially due to the great number of factors that can influence infiltration and surface runoff and the interactions between them. In this chapter, major surface runoff affecting factors under sprinkler irrigation are identified and their effects on surface runoff analyzed. In order to minimize surface runoff, aspects that can require a better attention during the irrigation system design are pointed out, as well as some management practices that can be implemented. The use of conservation tillage, basin and reservoir tillage or soil conditioners have proved to be good options to reduce surface runoff under certain conditions. Recent and future developments in precision irrigation can also overcome many surface runoff problems

Novas tecnologias na monitorização do solo e da cultura da vinha.

O conceito de Agricultura de Precisão e a sua aplicação prática passam pelo estudo da variabilidade espacial e temporal de diferentes fatores que afetam a produção final de uma determinada cultura. A partir da identificação da variabilidade espacial podem-se criar zonas de tratamento diferenciado, maximizando os fatores de produção, aumentando a produtividade quantitativa e/ou qualitativa das culturas e a eficiência de utilização de fatores de produção, diminuindo custos e resíduos. A avaliação espacial e temporal das parcelas pode ser feita recorrendo a novas tecnologias para a monitorização do solo e de parâmetros associados ao crescimento/desenvolvimento das culturas, que permitem uma avaliação mais expedita e nalguns casos mais rigorosa do que os métodos tradicionais. A determinação da condutividade elétrica aparente do solo possibilita a identificação mais fácil de zonas do terreno com solos com características diferentes, que depois podem ser relacionadas com a sua fertilidade ou outros parâmetros importantes para a gestão das atividades agrícolas (fertilização, rega, etc). A determinação de índices de vegetação é uma das técnicas que nos últimos anos tem sido utilizada para caracterizar o vigor vegetativo das plantas ao longo do ciclo cultural. Estes índices podem ser determinados através da informação obtida a partir de imagens de satélite, imagens obtidas com camaras instaladas em pequenos aviões não tripulados (UAV) ou ainda pela utilização de sensores montados em veículos (tratores, motoquatros) que se desloquem pela vinha. A informação obtida não só permite avaliar o vigor vegetativo da vegetação como também relacioná-lo com características do terreno que limitam a produção, ou com situações de stress hídrico, e ajustar a aplicação de fatores de produção de modo a melhorar a produção, em quantidade e qualidade. Uma outra tecnologia que aparece como alternativa à avaliação do stress hídrico das culturas é a termografia de infravermelhos. A partir da informação obtida pelas câmaras de infravermelhos é possível avaliar a temperatura das plantas e determinar índices de stress, que podem ser usados para melhorar a gestão da rega. Nos últimos 3 anos estas novas tecnologias foram utilizadas numa vinha em Évora e outra em Badajoz, no âmbito do projeto de investigação transfronteiriço RITECA II - subprojecto: Utilização da agricultura de precisão na otimização da água e da fertilização, e data de colheita na vinha. São apresentados alguns resultados obtidos no âmbito desse projeto e que permitem mostrar as potencialidades destas novas tecnologias

RUNOFF UNDER SPRINKLER IRRIGATION. AFFECTING FACTORS AND CONTROL PRACTICES.

The need to reduce energy costs associated with the use of sprinkler irrigation systems has led farmers towards the use of low pressure operating systems. The characteristics of water applied by these systems, with high water application rates usually exceeding soil infiltration capacity, has increased surface runoff problems under sprinkler irrigation. Surface runoff can cause different problems: (i) reduction of irrigation efficiency and uniformity, increasing energy and water consumption; (ii) soil erosion; (iii) crop yield spatial variability; and (iv) environmental problems, by transporting sediments and applied fertilizers or other agrochemicals washed-out from the field causing the contamination of surface waters. To minimize surface runoff it is required a good knowledge of all factors that directly or indirectly can affect it. The irrigation process, from water application by the irrigation system to its infiltration or runoff, is very complex. This complexity is essentially due to the great number of factors that can influence infiltration and surface runoff and the interactions between them. In this chapter, major surface runoff affecting factors under sprinkler irrigation are identified and their effects on surface runoff analyzed. In order to minimize surface runoff, aspects that can require a better attention during the irrigation system design are pointed out, as well as some management practices that can be implemented. The use of conservation tillage, basin and reservoir tillage or soil conditioners have proved to be good options to reduce surface runoff under certain conditions. Recent and future developments in precision irrigation can also overcome many surface runoff problems

A reformatação dos sulcos de rega como forma de controlar a infiltração

A construção dos sulcos de rega é um aspecto muito importante no processo da rega por sulcos, pois a sua forma final vai influenciar as características da rega, permitindo melhor ou pior escoamento da água e deste modo maior ou menor eficiência e uniformidade da rega. Estudaram-se os efeitos do equipamento normalmente utilizado na abertura dos sulcos de rega e pretendeu-se melhorar esse efeito, introduzindo algumas modificações no equipamento, de modo a que este, além da normal abertura dos sulcos, também compactasse o fundo e lados do sulco, esmagando os torrões formados no próprio processo da abertura dos sulcos, diminuindo deste modo a rugosidade do escoamento e estabilizando a forma da secção transversal, aumentando assim a resistência à erosão, que é sobretudo importante na primeira rega. Foram abertos sulcos, com o derregador normal e modificado, em dois solos diferentes e com humidade superficial também diferente, onde se estudou o processo de infiltração do solo e a estabilidade da secção transversal do sulco à passagem da água. No estudo da infiltração utilizou-se um infiltrómetro de sulco com retorno. Para estudar a secção transversal utilizou-se o método do perfilómetro de régua moldável. Os ensaios de infiltração revelaram um efeito positivo provocado pelo derregador modificado, que conduziu a uma redução do volume inicial de água infiltrada, condição essencial para um bom avanço da água no sulco, no caso de solos com uma infiltração inicial elevada. Esse efeito é mais evidente nas situações de solo com menor humidade superficial, onde a infiltração será sempre maior

Agricultura de Precisão. Exemplo da avaliação do efeito da topografia e da rega sobre a variabilidade espacial e temporal da produtividade do milho.

Caso de estudo sobre o efeito da topografia e da rega sobre a variabilidade espacial e temporal da produtividade do milho. Pretende-se demonstrar a capacidade que a Agricultura de Precisão pode ter na redução do risco empresarial da actividade agrícola, através da apresentação de um caso concreto

DETERMINAÇÃO DE EQUAÇÕES DA INFILTRABILIDADE DE UM SOLO MEDITERRÂNICO PARA O DIMENSIONAMENTO E GESTÃO DA REGA COM RAMPAS ROTATIVAS

Uma realização de regas de boa qualidade exige que o sistema de rega utilizado aplique a água com uma intensidade compatível com as características de infiltração do solo. Para se conseguir determinar esta compatibilidade é necessário conhecer as características de infiltração do solo, nomeadamente a sua infiltrabilidade. De um modo geral a infiltração de um solo tem sido avaliada com recurso a infiltrómetros, utilizados em ensaios de campo. Porém, no caso de sistemas como as rampas rotativas, que apresentam elevadas taxas de aplicação da água é mais difícil reproduzir essas mesmas taxas em pequenos infiltrómetros, o que origina equações que subestimam a capacidade de infiltração do solo. O objectivo do trabalho apresentado foi o de determinar equações da infiltrabilidade de um solo Mediterrânico utilizando o próprio sistema de rega como mecanismo de aplicação da água. Em dois anos, simularam-se as condições de funcionamento da parte terminal de rampas rotativas com aproximadamente 200 e 400 m de comprimento e aspersores com baixa pressão (140 kPa). Isto permitiu realizar ensaios de infiltração com diferentes intensidades pluviométricas e diferentes condições superficiais do solo (teor de água, compactação superficial) permitindo deste modo obter equações em diferentes situações hidropedológicas. Verificou-se que a infiltrabilidade do solo diminui bastante com o aumento do teor de água na camada superficial, mas também com a maior compactação e formação de crosta superficial do solo. Situação que é facilitada com a utilização de aspersores com deflectores estriados, que aplicam a água com gotas de maior diâmetro. As equações obtidas em ensaios com o solo seco, mas já sujeito a aplicações de água anteriores, apresentam valores idênticos a situações com maior teor de água no solo e sendo esta a condição mais provável do solo, antecedendo uma rega, leva a considerar que a equação obtida nestas condições será a mais fiável para utilizar no dimensionamento e gestão da rega. O aumento da intensidade pluviométrica da máquina provoca um aumento dos valores determinados para a infiltrabilidade do solo para tempos até aos 25-30 min., comprovando que a intensidade de aplicação da água é um factor importante a ter em conta neste processo. Experimentado o ajustamento dos dados de campo a diferentes equações tipo da infiltrabilidade, verificou-se que a equação do tipo Kostiakov é aquela que apresenta melhores resultados

Relationship between Distance to Flow Accumulation Lines and Spatial Variability of Irrigated Maize Grain Yield and Moisture Content at Harvest

Analysis of yield variability factors is an important issue in order to obtain information that allows the delineation of areas with stable yield patterns for application of precision agriculture techniques. The objective of this study was to evaluate the spatial and temporal variability of yield and grain moisture content at harvest with their distance to flow accumulation lines, based on 3-yr data of centre-pivot irrigated maize crop in Southern Portugal. Yield data were collected over the period from 2002 to 2004 and divided into data sets relating to nine classes of distances to flow accumulation lines. Based on these data sets, the relation between yield and grain moisture content at harvest with distance to flow accumulation lines was analysed. Results show that there is an increase in yield with the decrease of distance to flow accumulation lines, both in years with normal or above-normal applied irrigation water. In situations where insufficient irrigation water was applied, grain moisture content at harvest shows an increase as distance to flow accumulation lines decreases, but in years in which more irrigation water was applied, less grain moisture content at harvest near the flow accumulation lines was observed

Evaluation of the relationship between maize yield spatial and temporal variability and different topographic attributes

Maize yield data were collected in seven agricultural fields irrigated by centre-pivot irri-gation systems, in Southern Portugal, from 2002 to 2004. These data were then correlated with different primary and secondary topographic attributes. The attained correlation coefficients were used to evaluate the relationship between yield spatial variability and each individual topographic attribute. In this three-year period applied water was always lower than crop water requirements. The increase of applied water in 2004 resulted in an improvement in average yield and especially in yield spatial stability. Average yield showed a strong dependency on topography, with high correlation coefficients between yield and elevation and slope. It presented also a high correlation with topographic indices that reflect field water availability, such as the wetness index and distance to flow accumulation lines (DFL). The DFL index was the topographic index with higher correlation coefficients with yield. The negative coefficients of correlation between yield and DFL, attained in most fields in the three-year study period, show that, in general, yield increases with the decrease of DFL, i.e., with the increase of water availability. In undulating land areas flow lines are very abundant, which means that, in these conditions, the DFL index can be a good tool to evaluate yield spatial variability

AGRICULTURA DE PRECISÃO. Exemplo da avaliação do efeito da topografia e da rega sobre a variabilidade espacial e temporal da produtividade do milho.

Este artigo não tem como objectivo definir o que é a agricultura de Precisão, nem esgotar as possíveis aplicações que esta tem na actividade agrícola. Pretende-se apenas demonstrar a capacidade que a agricultura de precisão pode ter na redução do risco empresarial da actividade agrícola, através da apresentação de um caso concreto

Avaliação de objectivos ambientais na rega por rampa rotativa. Aplicação de metodologias em solo mediterrâneo.

Um objectivo prioritário dos regantes, que utilizam as rampas rotativas, deverá ser a adopção de medidas de prevenção do escoamento superficial e consequentemente da erosão do solo, através da selecção das opções mais adequadas ao nível do dimensionamento do sistema e da gestão da rega. Considerando o apoio necessário da investigação a tal tomada de decisão, os objectivos do estudo aqui apresentado, visaram a validação e aplicabilidade de uma ferramenta de uso expedito com classes de risco de escoamento superficial, bem como a avaliação de uma solução numérica da equação de Richards para estimativa desse escoamento. Desta forma, foi necessário trabalhar a informação relativa a dados de aplicação de água e de infiltração/escoamento, obtidos em ensaios com uma rampa rotativa, efectuados em dois anos consecutivos. Foi então possível analisar a ocorrência de escoamento superficial potencial, em cenários definidos para, um solo com maior ou menor infiltrabilidade, diferentes opções de pluviometria do sistema e regas com dotações baixas ou médias. Constatou-se ainda, que as diferenças ocorridas em alguns parâmetros estudados estiveram relacionadas não só com mudanças nas condições de aplicação de água, mas também, com a evolução da estrutura na camada superficial do solo ao longo das regas. Relativamente à ferramenta referenciada, os resultados obtidos indicam que dos 16 ensaios avaliados, apenas em dois não houve o enquadramento esperado dos valores medidos de escoamento na respectiva classe de risco. No entanto, mesmo nesses dois casos, aspectos relativos à fiabilidade dos valores determinados para parametrização dos quadros da ferramenta, poderão justificar alguns desvios. Na comparação dos valores de escoamento medidos in situ com os simulados pela equação de Richards, observou-se um enviezamento significativo nos resultados do modelo, face à tendência para a subavaliação