Com o objetivo de fornecer ferramenta para auxiliar no dimensionamento da subunidade em irrigação localizada, especificamente para o método de irrigação por gotejamento, foi desenvolvido um Modelo Computacional, para o ambiente Windows em linguagem Visual Basic. Este modelo permitirá que esses sistemas de irrigação possam ser dimensionados sem negligenciar a perda localizada de carga ocasionada pela inserção dos emissores nas linhas laterais e pela inserção das linhas laterais nas linhas de derivação, o que muitas vezes causa desbalanço hidráulico destes sistemas. O modelo considera todas as etapas do desenvolvimento do projeto de irrigação para dimensionamento da subunidade, as características agronômicas do solo, do clima e da cultura, determinando-se condições de armazenamento da água no solo, a evapotranspiração e o ciclo de desenvolvimento da cultura. Para o dimensionamento da subunidade o modelo utiliza parâmetros como, declividade do terreno, pressão de entrada na linha, espaçamento entre emissores e linhas laterais, diâmetro da linha lateral, comprimento da linha de derivação, variação máxima de carga de pressão na lateral e variação máxima de vazão dos emissores. Estes dois últimos parâmetros considerados como critério de projeto. Por último, as características do emissor, sua vazão e área de protrusão, assim como o conector utilizado na conexão da linha lateral com a linha de derivação, que determinarão as perdas localizadas de carga. Com esses parâmetros o modelo determina e fornece como resultado, de forma ágil e precisa, o comprimento máximo da linha lateral pelo método da aproximação hidráulica, a perda localizada de carga, ocasionada pela inserção dos emissores na linha, expresso em termos de comprimento equivalente, os diâmetros para a linha de derivação, a perda localizada de carga, ocasionada pela inserção dos conectores na linha de derivação e o numero de linhas laterais conectadas na linha de derivação. Apresentando a tabela do dimensionamento da linha e o gráfico do perfil de pressão. Nos dimensionamentos realizados, utilizando os tipos de emissores existentes na base de dados do modelo, o emissor que proporcionou maior perda localizada de carga, em termos de comprimento equivalente, foi o emissor in-line (Uniram) com 0,758 m, resultando acréscimo do comprimento da linha lateral em 197,25 m, se desconsideradas as perdas localizadas de carga. O emissor que resultou menor acréscimo nas perdas localizadas de carga foi o do tipo online (Katif), com 0,11 m de comprimento equivalente, correspondendo 29 m de acréscimo no comprimento da linha lateral se desconsideradas as perdas localizadas de carga. Portanto, o modelo permite realizar as comparações do dimensionamento da subunidade considerando e desconsiderando as perdas localizadas de carga, possibilitando observar as diferenças resultantes no dimensionamento da subunidade quando negligenciadas estas perdas. / This research had the objective to develop a tool to design drip irrigation systems subunit. The computational model was developed to Windows in Visual Basic language. The model takes into account in the design both the local head loss due to the insertion of emitters in the lateral line and the insertion the lateral line in the main line. These local head losses are responsible for hydraulic unbalance of this type of irrigation system. The model considers all irrigation project steps for design of a sub-unit: soil properties, climate and crop characteristics. The model determines soil water content, evapotranspiration and crop cycle stage. In the sub-unit design, the model utilizes some parameters, such as, slope, pressure head in the main line, space between emitters and lateral lines, lateral line diameter, length of derivation line, maximum variation of pressure head in the lateral line, and maximum variation of emitters discharge. Emitter characteristics, its discharge and protrusion area, connector used to connect the lateral line into the derivation line, are also taken into account in the model. The model with previous parameters determines and provides precisely results of: maximum length of lateral line by hydraulic approximation method; local head losses, due to emitter insertion into lateral line, expressed as equivalent length losses; derivation line diameter; local head loss, due to connector insertion in the derivation line; and number of lateral line connected in the derivation line. It shows a design table and pressure profile. It was utilized some emitter types in the model database. The in-line emitter (Uniram) showed the biggest local head losses, 0,758 m in terms of equivalent length, it resulted in a increment in the lateral line length of the 197,25 m compared to lateral line without consider the local losses. Emitter online type (Katif) showed the lowest local head losses, 0,11 m of equivalent length which correspond 29 m in the lateral line length. Therefore, the model allows to compare the differences in the sub-unit design when it is considered the local head losses with the sub-units design neglecting theses losses.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:33:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Viviane_Santos_Silva_Terra.pdf: 2073573 bytes, checksum: 19ddda03c961d08b0c0179b761552932 (MD5) Previous issue date: 2010-02-12 / The South region of Brazil (Pelotas, state of Rio Grande do Sul) is responsible for the production of temperate fruit trees. Among them, the peach crop has been a good option for crops diversification. The knowledge of the amount of available soil water to supply water needs during the peach different stages of development is of interest to the agronomic point of view. In this sense, we highlight the importance of the use of irrigation in peach orchards in order to provide an adequate crop water supply. It is therefore important to know the response of peach to water deficit so that we can assess the influence of the practice of irrigation in crop production. Among the methodologies, the soil water balance, which consists of applying the equation of conservation of mass, has been used. Based on this, the main objective of this work was to evaluate and quantify the different components of water balance in a Red Yellow Podzolic soil, planted with peach trees, cultivar Maciel, under irrigation and without irrigation and to verify the adequacy of Domain Reflectometry Frequency (FDR) equipment for monitoring the water content over time. The evaluation and quantification of different components of water balance of soil water were measured in an experimental area which belongs to Embrapa Clima Temperado, Pelotas-RS, Brazil, planted with peach cultivar Maciel, nearby plants irrigated and not irrigated. For this, the water balance calculation was carried out weekly and divided into 32 periods, of which 4 periods (12, 20, 24 and 26) were discarded because they had precipitation above 30 mm week-1. The experimental area containing irrigated and no irrigated plants was divided into five strips. The irrigated plants belonged to the strip 1 (tubes 3 and 6), strip 2 (tube 2) and strip 3 (tube 1), each one with an area of 0.5 m². The no-irrigated area belonged to the strip 4 (tube 8) and 5 (tube 7), with an area of 1 meters each one. Strips 1, 2 and 4 were under canopy and the other outside of the canopy. Rainfall was measured by rain gauges; irrigation water supply was made based on the average daily evapotranspiration of the region; the variation of water storage in the soil was measured by readings of soil water content up to 0.50 m depth, using an equipment based on reflectometry in the frequency domain (FDR) which was calibrated from readings of tensiometers; the runoff and internal drainage or capillary rise were neglected; and the actual evapotranspiration (ETr) was taken as the unknown variable. From the results we can conclude that it is possible to use an indirect method, using tensiometers and soil water retention curves to obtain calibration curves of the reflectometry equipment in the frequency domain (FDR); the adopted irrigation management, based on the average evapotranspiration of the region, may not be sufficient to supply the water requirements of peach crop; peach trees with water supply through irrigation have higher values of actual evapotranspiration; and soil water storage ranged in all irrigated and no irrigated strips between 60 and 140 mm week-1, unaffected by the adopted treatments in the study. / A região de Pelotas é responsável pela grande produção de frutíferas de Clima Temperado, em especial a cultura do pessegueiro que tem sido uma boa opção para a diversificação de culturas. O conhecimento da quantidade de água disponível no solo para atender as necessidades hídricas do pessegueiro durante os seus diferentes estádios de desenvolvimento é de interesse do ponto de vista agronômico. Neste sentido, destaca-se o uso da irrigação na cultura do pessegueiro, visando fornecer a cultura um adequado suprimento de água. Desta forma, é importante conhecer a resposta do pessegueiro ao déficit hídrico para que se possa avaliar a influência da prática da irrigação na produção da cultura. Dentre as metodologias que tem sido utilizada, destaca-se a do balanço hídrico no solo, que consiste na aplicação da equação de conservação de massa. Baseado no acima exposto, este trabalho teve como o objetivo principal avaliar e quantificar os diferentes componentes do balanço hídrico em um solo Argissolo Vermelho Amarelo, cultivado com plantas de pessegueiro, cultivar Maciel, em condições de irrigação e sem irrigação, bem como verificar a adequação de um equipamento de Reflectometria no Domínio da Frequência (FDR) para monitorar o seu conteúdo de água ao longo do tempo. A avaliação e quantificação dos diferentes componentes do balanço hídrico de água no solo foram realizadas em uma área experimental pertencente a Embrapa Clima Temperado, Pelotas-RS, cultivada com pessegueiro, cultivar Maciel, próximo às plantas irrigadas e não irrigadas. Para tal, o cálculo do balanço hídrico foi realizado semanalmente e dividido em 32 períodos, sendo a área experimental contendo as plantas irrigadas e não irrigadas dividida em cinco faixas. As plantas irrigadas pertenciam a faixa 1 (tubos 3 e 6), faixa 2 (tubo 2) e faixa 3 (tubo 1), cada uma com área de 0,5 m². As não irrigadas pertenciam a faixa 4 (tubo 8) e faixa 5 (tubo 7), com uma área de 1,0 m² cada. As faixas 1, 2 e 4 encontravamse na subcopa da planta e as demais fora da copa. A precipitação foi medida por meio de pluviômetros; a irrigação foi feita diariamente baseada na média evapotranspirativa da região; a variação da armazenagem de água no solo foi medida por meio de leituras de umidade do solo até 0,50 m de profundidade, utilizando-se um equipamento baseado na reflectometria no domínio da frequência (FDR), o qual foi calibrado a partir de leituras de tensiometria; o escoamento superficial e a drenagem interna ou ascensão capilar foram desprezados; a evapotranspiração foi tomada como variável incógnita. A partir dos resultados podese concluir que é possível a utilização de um método indireto, usando tensiômetros e curvas de retenção para a obtenção de curvas de calibração do equipamento de reflectometria no domínio da frequência (FDR); o manejo de irrigação adotado, baseado na média de evapotranspiração da região, pode não ser suficiente para suprir a demanda hídrica da cultura do pessegueiro; plantas de pessegueiro com suprimento hídrico por meio da irrigação apresentam valores maiores de evapotranspiração real e a armazenagem variou em todas as faixas irrigadas e não irrigadas entre 60 a 140 mm semana-1, não sendo afetada pelos manejos adotados no estudo.

In Peru, nearly 32 million people rely heavily on human-made coastal irrigation agricultural hubs that rely on water from melting glaciers, snowpack, and rain transported by rivers and canals from high in the Andes. However, Peru’s water resources are in a vulnerable state as climate change has shifted rainfall patterns causing glacier retreat affecting nearly the loss of one-third of the glaciers. In recent decades, an increase and expansion of irrigation projects in Peru require agriculture practices to consider environmental impacts directly. Now is the time to explore the sustainability of the desert agroecosystems and understand how different water management practices influence the supporting soil’s health so decision-makers can plan for future change in water resources and any feedbacks to the productivity of the soils. Over the past 40 years, Peru has led some of the largest scale water management projects on earth to convert infertile coastal desert soils into irrigated agricultural land. Still, these efforts can come at a severe local cost with impacts to groundwater quality, salination of the soil, toxic concentrations of trace metals due to evaporation, and overuse of fertilizer and pesticides. This thesis presents a study to assess how drip irrigation impacts desert soil chemistry within one of Peru’s desert irrigation projects in Arequipa’s southern district. We explored a chronosequence of drip irrigation in vineyards of 9-, 16- and 35- years. Results showed that both soil carbon and salinity accumulated progressively over time but that spatial accumulation patterns were influenced by proximity to the irrigation drip line. By 35 years, salinity levels exceeded what would be tolerances for most crops. Trace metals, such as Mn, Zn, and Ni, increased with time under drip irrigation and have significant relationships with Fe, present in the highest concentrations, seemingly controlling the patterns due to co-precipitation. However, no trace metals were found in quantities that would exceed Peru’s limits for agricultural soils. While drip irrigation is considered a water conservation strategy and widely promoted in the region over other irrigation techniques like high water volume furrow irrigation, its use may accelerate localized negative impacts to surface soil health. These progressive changes highlight the need for effective monitoring and salinity mitigation strategies in the region. This project is part of the bilateral technical program between Purdue University and Universidad Nacional San Agustín (UNSA) called the Arequipa Nexus Institute for Food, Water, Energy, and the Environment.

Leaching of soil salinity in irrigated and non-irrigated agriculture is crucial to ensure sustainable food production. Soil salinity is considered a global problem, since more than 800 million hectares (6% of the world's total area) worldwide are salt-affected. Generally, the regions affected by soil salinity also face water scarcity problems. Consequently, in these regions, even saline waters are considered to be essential resources for agriculture. The use of inefficient irrigation practices in regions that experience water scarcity, especially those using saline water, aggravates soil salinity problems. Therefore, in the context of these constraints and challenges, increasing the efficiency of water use for irrigation and leaching is necessary. An increasing interest in using drip irrigation systems (DI) is noticed in the current research that deals with water scarcity due to the benefits of applying water precisely in time and space. However, the traditional leaching guidelines, based on steady-state conditions, are not appropriate for DI. Therefore, the use of DI for leaching practices is still under question. The objectives of this study are (i) to better understand and assess the leaching process for common DI, and (ii) to develop a simulation-based optimization approach considering site-specific conditions for optimal DI design for salinity management. Accordingly, a new two-stage framework for optimizing leaching practices has been developed focusing on DI. The transient-state-based numerical model HYDRUS-2D was used for simulating water movement and solute transport processes for both stages. In the first stage, a general assessment tool for leaching practices in the form of “irrigation atlas” was created using two-dimensional (2D) numerical experiments. The atlas displays and compares the reclamation leaching results of (i) surface drip irrigation (SI), (ii) subsurface irrigation drip irrigation (SDI), (iii) sprinkler irrigation (S), and (iv) flood irrigation. The results are introduced graphically, showing the final 2D salinity distribution in the soil profile, and numerically giving the water and salt mass balances. The SI and SDI results show the high potential of these systems for improving the efficiency of salinity leaching. However, because of the resultant localized leaching patterns, the performance of these systems depends on the location of the drip line relative to the targeted leaching area. In the second stage of the study a site-specific optimization framework for leaching design and management was developed through a combination of simulation and optimization. The objective was to achieve optimal leaching results with a given limited amount of water. The framework was applied in synthetic field conditions for reclamation leaching in two and silt). Moreover, the framework was based on running numerous simulations of possible DI setups (scenarios). The optimization approach made it possible to derive values for the optimal irrigation design parameters for salinity management under the given field conditions. The new optimization framework was implemented in a case study focusing on the impact of different DI designs on yield and the leaching of salts. The framework aims to make the most effective use of an existing DI system by optimizing the combination of irrigation frequency, duration, and discharge. The optimization framework was successfully employed: (i) to increase the relative yield of the considered crop, and (ii) to reduce the subsurface drainage towards the saline and shallow groundwater, which contributes to better control of the saline groundwater levels in the study area. The seasonal results confirmed the leaching pattern of a dripper presented in the irrigation atlas. The optimal seasonal solutions are presented as site and crop specific leaching and water productivity functions for a wide range of applied water and different irrigation water salinities. The developed optimization framework proved to be a suitable approach for assessing and improving leaching management of DI under salinity conditions and deriving optimal design parameter values. The suitability and flexibility of the framework were verified through implementation in a case study with new field conditions and objectives, and it was shown that the reliability of the proposed framework depends on the quality of the collected and measured data required for the model inputs.

Tesis por compendio / [EN] The aim of this thesis is to analyze how farmer-managed systems adapt to the changes related to the integration of new water resources and drip irrigation technologies. Chapters two and three study the operating principles for water management. These principles, when applied by farmers as collective rules, result in interactions that create equity on water rights and transparency. The study area includes the irrigation system of the Huerta of Valencia (Spain). This system, well known internationally, has traditionally used surface water from the Turia River. Though recently, the use of groundwater and treated wastewater have been integrated with surface water. In this context, the analysis evolves around the subject of how the rules, developed for the sharing of surface water, have been adapted for conjunctive use of these new water resources. In addition, attention is also placed on how this process was crucial for the management of the 2005 - 2008 drought period. Results show that the operating principles, based in the proportionality and uniformity on irrigation frequency between users, underlie a system of distribution that is equitable, transparent and robust. In addition, the use of drought emergency wells and the reuse of treated wastewater have not resulted in any important conflict. These resources are used together with surface water during drought periods, increasing the guarantee of supply. However, treated wastewater use affects the uniformity on irrigation frequency among Water User Associations. Besides, Groundwater User Associations overlap in irrigated surface, farmers and infrastructure with Water User Associations using surface water. This situation results in informal conjunctive, a strategy that seems effective to deal with drought. Chapter four analyses the conversion to drip irrigation, an important technological transformation. In order to do that, institutional and management changes are examined. The cases studied are the Acequia Real del Júcar, the Júcar-Turia Channel and the General Community of Irrigators of Vall d'Uixó. At Water User Association level a centralization of managment has been observed (in the irrigation network, water resources managment and the merging of preexisting associations). In addition, the reasons to convert, the advantages, disadvantages and the satisfaction of users are also assessed. Besides, the work examines some aspects of how users adapt the use of irrigation and fertigation technology to their needs, diverging in some cases from the initial criteria of design. Chapter five discusses and compares the implications of the previous chapters. Some aspects of irrigation management and governance are assessed in a more detailed manner for the case of gravity irrigation Water Users Associations. In addition, the changes related to the introduction of drip irrigation technologies and new water resources are further compared In conclusion, the thesis reflects on current water policy dilemmas, focusing in currently prevailing water policy measures in the Valencia region, but also at world level: drip irrigation implementation, reuse of treated water and conjunctive use of groundwater and surface water. This allows identifying and comparing local aspects that influence the adoption and adaptation of new technologies and the integration of new water sources. Considering these features in irrigation policy would increase the efficacy of traditional solutions. Including these perspectives would also help to adapt new solutions to collective water and irrigation management settings characterized by significant complexity. / [ES] Este proyecto de tesis tiene por objetivo analizar cómo la gestión comunitaria del riego se adapta a los cambios relacionados con la integración de nuevos recursos hídricos y tecnologías de riego localizado. Los capítulos dos y tres estudian los principios de operación para la gestión del agua. Estos principios, cuando son aplicados por los agricultores como reglas de gestión colectiva, resultan en interacciones que crean equidad entre derechos de agua y transparencia. La zona de estudio comprende el sistema de riego de la Huerta de Valencia (España), un sistema de riego conocido a nivel mundial que tradicionalmente ha utilizado los recursos superficiales del río Turia, pero que recientemente ha integrado el uso de aguas subterráneas y aguas residuales tratadas. En este marco se analiza cómo estas normas, desarrolladas sobre la base de la gestión de los recursos superficiales, se han adaptado para el uso conjunto de estos nuevos recursos y cómo este proceso ha sido crucial para la gestión del periodo de sequía ocurrido entre 2005 y 2008. Los resultados indican que los principios operativos subyacentes, basados en la proporcionalidad y la uniformidad de la frecuencia de riego entre los usuarios, son el fundamento de un sistema de reparto equitativo, transparente y robusto. Además, el uso de pozos de emergencia de sequía o de aguas residuales tratadas no ha sido fuente de conflicto, pues se utilizan durante el periodo de sequía como un recurso adicional junto con el riego de aguas superficiales, aumentando la garantía de abastecimiento. No obstante, el uso de agua depurada afecta a la uniformidad de la frecuencia de riego entre comunidades. Por otro lado las asociaciones de riego con aguas subterráneas se solapan con las comunidades de regantes y, aunque son diferentes organizaciones, comparten en gran medida superficie regable, regantes e infraestructura, resultando en un uso conjunto informal, lo que parece una estrategia efectiva de adaptación a la sequía. En el capítulo cuatro, se analiza la conversión a riego localizado, una transformación tecnológica significativa. Para ello, se examinan los cambios institucionales y de gestión. El ámbito del trabajo es la Acequia Real del Júcar, el Canal-Júcar Turia y la Comunidad General de Regantes de Vall d'Uixó. A escala de comunidad de regantes, se ha observado una transformación hacia una gestión más centralizada (de la red de riego, de los diferentes recursos hídricos y fusión de organizaciones preexistentes). Además, se centra la atención en las razones para la conversión, los pros, los contras y la satisfacción de los usuarios. También se examinan aspectos de cómo los usuarios adaptan el uso de la tecnología de riego y fertirrigación a sus necesidades, divergiendo en algunos casos del criterio de diseño inicial. En el capítulo cinco se discuten y comparan las implicaciones de los capítulos anteriores. Algunos aspectos de la gestión y gobernanza del riego se analizan de una manera más detallada para el caso de las comunidades de regantes con riego por gravedad. En conclusión, esta tesis reflexiona sobre los dilemas actuales de la gestión del agua, centrándose en las medidas que actualmente predominan en Valencia, pero también a nivel mundial: la implementación del riego localizado, la reutilización de aguas residuales tratadas y el uso conjunto de los recursos superficiales y subterráneos. Esto permite identificar y comparar aspectos locales que influyen en la adopción y adaptación de nuevas tecnologías y la integración de recursos hídricos. Tenerlos en cuenta en las políticas de regadío puede aumentar la eficacia de las soluciones tradicionales, ayudando a adaptar nuevas soluciones a ámbitos de la gestión colectiva del agua y del riego caracterizados por una elevada complejidad. / [CA] El projecte de tesi té per objectiu analitzar com la gestió comunitària del reg s'adapta als canvis relacionats amb la integració de nous recursos hídrics i les tecnologies de reg per degoteig. Els capítols dos i tres estudien els principis d'operació per a la gestió de l'aigua. Aquests principis, quan són aplicats pels llauradors com a regles de gestió col¿lectiva, resulten en interaccions que creen equitat entre drets d'aigua i transparència. La zona d'estudi comprén el sistema de reg de l'Horta de València (Espanya), un sistema de reg de renom internacional que tradicionalment ha utilitzat recursos superficials del riu Túria. Però, recentment ha integrat la utilització d'aigües subterrànies i aigües residuals tractades. En aquest marc, s'analitza com les normes, desenvolupades en base a la gestió dels recursos superficials, s'han adaptat a la utilització conjunta dels nous recursos i com aquest procés ha estat crucial per a la gestió de la sequera que va tindre lloc entre 2005 i 2008. Els resultats indiquen que els principis operatius subjacents, basats en la proporcionalitat i la uniformitat en la freqüència de reg entre els usuaris, són el fonament d'un sistema de repartiment equitatiu, transparent i robust. A més a més, l'ús de pous de sequera o la reutilització d'aigües residuals tractades no ha estat cap font de conflicte, ja que s'utilitzen durant els períodes de sequera com un recurs addicional juntament amb les aigües superficials, augmentant-ne la garantia d'abastiment. No obstant això, l'ús d'aigües depurades tractades afecta la uniformitat en la freqüència de reg entre comunitats. D'altra banda, les associacions de reg amb aigües subterrànies se solapen amb les comunitats de regants i, tot i que són diferents organitzacions, comparteixen en gran mesura superfície regable, regants i infraestructura. Això genera una utilització conjunta informal que sembla una estratègia eficaç d'adaptació a la sequera. En el capítol quatre s'analitza la conversió a reg per degoteig, una transformació tecnològica significativa. Per aquest motiu, s'examinen els canvis institucionals en l'organització i la gestió derivats de la implementació de reg per degoteig. L'àmbit del treball es la Séquia Reial del Xúquer, el canal Xúquer-Túria i la Comunitat General de Regants de Vall d'Uixó. A escala de comunitat de regants s'ha observat una transformació vers una gestió més centralitzada (de la xarxa de reg, dels diferents recursos hídrics i fusió d'organitzacions preexistents). A més a més, es posa l'atenció en les raons dels llauradors per a prendre aquesta decisió, i s'estudien els pros, els contres i la satisfacció dels usuaris. També s'examinen aspectes de com els usuaris adapten la utilització de la tecnologia del reg i fertirrigació a les necessitats que tenen, cosa que divergeix en alguns casos del criteri de disseny inicial. En el capítol cinc es discuteixen i comparen les implicacions dels capítols precedents. Alguns aspectes de la gestió i governança del reg s'analitzen de una manera més detallada per al cas de les comunitats de regants amb reg per gravetat. En conclusió, la tesi reflexiona sobre els dilemes actuals de la gestió de l'aigua, i posa l'atenció en les mesures que predominen actualment en València, però també a escala mundial: la implementació del reg per degoteig, la reutilització d'aigües depurades tractades i la utilització conjunta de recursos superficials i subterranis. Això permet identificar aspectes que influeixen en l'adaptació i l'adopció de noves tecnologies i en la integració de nous recursos hídrics. Tindre'ls en compte a l'hora de dissenyar polítiques de regadiu augmentaria l'eficàcia de les solucions tradicionals i, al mateix temps, ajudaria a adaptar noves solucions a àmbits de la gestió col¿lectiva de l'aigua i del reg, caracteritzats per una complexitat elevada. / Ortega Reig, MV. (2015). Collective management of irrigation in eastern Spain. Integration of new technologies and water resources [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59245 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

O aumento da produção de cana-de-açúcar no Brasil é de grande relevância para o cenário agroindustrial atual do país. Entretanto, acarreta a um aumento na geração de subprodutos do setor de usinas sucro-alcooleira. Dentre esses subprodutos destaca-se a vinhaça, pois possui uma série de nutrientes em sua composição. Diante do grande volume de vinhaça obtido e de sua aplicação em áreas de cana-de-açúcar, sugerem-se pesquisas em relação à sua aplicação e ao deslocamento de seus principais componentes químicos no perfil do solo, com a intenção de prever e evitar a contaminação de águas subterrâneas. Portanto, durante o primeiro ciclo de cultivo da cana-de-açúcar, os objetivos dessa pesquisa foram: avaliar a distribuição de alguns componentes químicos da vinhaça (nitrato, potássio, cálcio, enxofre e sódio), avaliar a variação de alguns atributos químicos do solo (pH e condutividade elétrica), verificar a ocorrência de variações em algumas propriedades físico-químicas de um Nitossolo (granulometria, condutividade hidráulica e umidade do solo na capacidade de campo), bem como, avaliar o entupimento de gotejadores e a produtividade da cana-de-açucar, diante da aplicação de vinhaça, via gotejamento subsuperficial. A pesquisa foi conduzida na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP, diante de um delineamento estatístico inteiramente casualizado com 6 tratamentos e 4 repetições. Os tratamentos implantados foram: T1: Sem irrigação com adubação convencional, T2: Fertirrigada sem vinhaça, T3: Fertirrigada com ½ dose Cetesb (176 m³ ha-1), T4: Fertirrigada com dose Cetesb (352 m³ ha-1), T5: Fertirrigada com 2x dose Cetesb (704 m³ ha-1) e T6: Fertirrigada com 3x dose Cetesb (1056 m³ ha-1). A aplicação de vinhaça foi feita aos tratamentos em um intervalo de tempo quinzenal. As avaliações foram feitas no início e ao final do ciclo da cultura nas camadas de 0,00-0,20 m; 0,20-0,40 m; 0,40-0,60 m e 0,60-0,80 m. Diante dos resultados obtidos pôde-se concluir que a distribuição dos íons está diretamente relacionada com o volume de aplicação da vinhaça e de uma maneira geral houve um aumento dos valores de pH e CE no solo, diante do aumento do volume aplicado, mas evidenciou-se a necessidade de um maior intervalo de tempo para a percepção de suas diferenças. As características físicas do solo não apresentaram variações significativas diante da aplicação de vinhaça, mesmo com altos valores de concentração, durante o primeiro ano de avaliação, porém, sugerese também um maior intervalo de tempo de aplicação e avaliação. O gotejador independente do tratamento não apresentou nenhum tipo de entupimento diante da aplicação de vinhaça e notou-se um aumento da produtividade de cana-de-açucar diante da aplicação de vinhaça, via gotejamento subsuperficial. / The increase in sugarcane production in Brazil shows a great relevance to the current agribusiness scenario of the country. However, it may also result in an increase of the by-product generation from sugar mills. Among these by-products, the vinasse stands out because of its diverse nutrient composition and its use in the sugarcane production as a fertilizer. Given the large volume of vinasse produced and their application in sugarcane fields, there is a need to study fate and transport of different chemical constituents of vinasse through the soil profile to prevent groundwater contamination. The objectives of this study are to evaluate the distribution of important chemical components of vinasse (nitrate, potassium, calcium, sulfur and sodium), to evaluate the variation of soil chemical properties (pH and electric cconductivity (EC)), to verify the occurrence of physico-chemical property (grain size, hydraulic conductivity and soil moisture at field capacity) variation in Nitosol soil, as well to evaluate the clogging in drip irrigation system and sugarcane yield under vinasse application by subsurface drip irrigation during first sugarcane cycle. The research was carried out at the experimental site of the Department of Biosystems Engineering (ESALQ/USP), in completely randomized experimental design with six treatments and four replications. The treatments deployed were: T1: no irrigation with conventional fertilization, T2: fertigated without vinasse, T3: fertigated with ½ Cetesb dose (176 m³ ha-1), T4: fertigated Cetesb dose (352 m³ ha- 1), T5: fertigated with 2x Cetesb dose (704 m³ ha-1), and T6: fertigated with 3x dose Cetesb (1056 m³ ha-1). The vinasse treatment were applied on a biweekly basis. Chemical transport and soil sample analysis were done at the beginning and the end of the cycle in four layers, each with thickness of 0.2 m. Based on these results, it is concluded that the ions distribution is directly related to the application volume of vinasse and in general, there was an increase in pH and EC in the soil, in relation to the increase in the applied volume. Since the duration of this study was one year, the experiments with larger time interval might show a distinct relationship between variation in soil chemical properties and the volume of vinasse applied. However, the analysis did not show significant variation in soil physical characteristics before and after the application of vinasse, even with high concentration values during the first year of the study. This indicates a need for a longer time of application and evaluation. The drip irrigation system used for vinasse application did not show any kind of clogging during the study period and the sugarcane yield increased with vinasse application by subsurface drip irrigation.

Este trabalho teve, como objetivo, quantificar o rendimento, as características quantitativas e qualitativas de interesse econômico do meloeiro, analisando também a distribuição espacial da água e de íons fertilizantes (nitrato e potássio) no sistema radicular da planta, em dois tipos de solo: Latossolo Vermelho Amarelo (franco-arenoso) e Argissolo Vermelho (argiloso), submetidos aos efeitos do "mulching", em condições de gotejamento superficial e subsuperficial (0,20 e 0,40 m de profundidade). O ensaio foi conduzido na área experimental do Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP, em uma área protegida de 330 m2 (22,0 m x 15 m), localizada no município de Piracicaba, SP. Os experimentos foram conduzidos no delineamento em blocos casualizados, com 4 blocos cada, com o arranjo dos tratamentos em fatorial 2 x 3 (6 tratamentos), com a combinação das variáveis "mulching" plástico e profundidade de gotejamento, totalizando 24 parcelas experimentais em cada solo. O monitoramento da umidade foi realizado com tensiômetros de punção e a concentração de nitrato, potássio, pH e condutividade elétrica através de extratores de solução do solo, instalados nas profundidades de 0,15, 0,30 e 0,50 m da superfície do solo, e nas distâncias do gotejador de 0,10, 0,20, 0,30 e 0,40 m. Foram coletadas, ainda, amostras de solo nas profundidades de 0,04, 0,08 e 0,12 m e nas mesmas distâncias do emissor, para o mesmo monitoramento. Foram realizadas análises de pH e de condutividade elétrica do solo nas mesmas posições. O uso do "mulching" incrementou a altura da planta, o diâmetro de colo, a massa média de fruto, a produção por planta, o diâmetro longitudinal e a espessura de polpa, nos solos franco-arenoso e argiloso, além do diâmetro transversal, da relação de formato do fruto, dos sólidos solúveis totais e do pH, no solo argiloso. A profundidade de gotejo a 0,20 m da superfície do solo proporcionou maiores valores médios de massa do fruto e de produção por planta, no solo arenoso, e influenciou o pH do fruto, no solo argiloso. Não foi possível observar efeito dos tratamentos na distribuição de nitrato nos solos franco-arenoso e argiloso, devido a sua complexa dinâmica no solo. A profundidade de gotejo a 0,20 m da superfície do solo e sem "mulching" disponibilizou mais íons potássio à zona de absorção das raízes do meloeiro no solo franco-arenoso, dos 47 DAT aos 63 DAT, período que compreendeu desde o início do florescimento até a fase inicial de frutificação da cultura. Para o solo argiloso, o efeito do "mulching" foi mais evidente na distribuição de íons potássio ao redor da zona radicular do que na profundidade de gotejo. Em ambos os solos, nas caixas sem "mulching", o tratamento com gotejo à 0,20 m da superfície apresentou maior produtividade da água, quando comparado aos demais tratamentos que utilizaram gotejo à superfície e a 0,40 m. / This work aims to quantify melon yield, quantitative and qualitative aspects, as well to observe water and ions distribution (nitrate and potassium) in the root zone for two soils: Yellow Red Latossol (Sandy loam soil) and Red Argissol (Clay soil), under plastic mulching and subsurface drip irrigation (0.20 m and 0.40 m from the soil surface). Melon cycle occurred between november, 2005 until january, 2006. The research site was a greenhouse (330 m2) located at the University of São Paulo (ESALQ/USP), Piracicaba, Sao Paulo, Brazil. The experimental design was four randomized complete blocks. The treatments were comprised of 24 experimental units for each soil. Soil moisture evaluated by tensiometric batteries, and the nitrate, potassium, pH and EC values by soil solution based on extractors of ceramic capsules disposal at depths of 0.10 m, 0.30 m, and 0.50 m and horizontal distances of 0.10 m, 0.20 m, 0.30 m and 0.40 from the plant, and by soil sampling as shallow depths of 0.04 m, 0.08 m, and 0.12 m at the same horizontal distances from the plant. The plastic mulching increased the height plant, stem diameter, plant production, longitudinal diameter and pulp thickness of the fruit for the sandy loam and clay soil, and transversal diameter, format of the fruit, soluble solids levels and pH of the fruit for the clay soil. The subsurface drip irrigation at 0.20 m from the surface soil provided larger fruit average mass and plant production to sandy loam soil and make influence in pH of the fruit to clay soil. It was not possible to find treatments effects for the nitrate distribution at sandy loam and clay soils due the complex nitrate dynamics in the soil. The subsurface drip irrigation at 0.20 m and without plastic mulching made available more potassium concentration at the melon root absorption zone for the sandy loam soil, from 47 and 63 days after planting, when the blooming started until to frutification period. To clay soil the mulching effect was more evident at the potassium distribution than the subsurface drip irrigation. For both soils, without mulching, subsurface drip irrigation at 0.20 m showed larger water productivity compared to 0.40 m and surface drip irrigation treatments.

O Brasil é o maior produtor mundial de citros, com destaque para o estado de São Paulo, maior produtor nacional. Recentes estudos mostram que a área irrigada de citros no estado tem aumentado significativamente nos últimos anos. Porém, a falta de informações sobre o manejo eficiente da irrigação na cultura do citros é uma das principais dificuldades enfrentadas pelos produtores. Com o intuito de atender essa necessidade, este trabalho teve como objetivos determinar a evapotranspiração de uma planta adulta de limeira ácida \'Tahiti\' (Citrus latifolia Tan.) e o coeficiente de cultivo no período seco (outono - inverno) utilizando a técnica de lisimetria de pesagem. O coeficiente de cultivo (Kc = ETc/ETo) foi calculado considerando-se a contribuição independente da evaporação do solo e transpiração da planta, sendo substituído por dois coeficientes: Ke, um coeficiente de evaporação de água do solo e Kcb, um coeficiente basal de transpiração da cultura. Avaliar os aspectos produtivos e de qualidade de fruto, frente a diferentes níveis de irrigação, com o fornecimento crescente de 50 a 125 % da evapotranspiração da cultura. O experimento foi realizado na ESALQ/ USP em Piracicaba - SP, em uma área irrigada por gotejamento, com plantas espaçadas de 7 x 4 m, sendo que cada planta foi atendida por 4 pontos de molhamento no solo distribuídos de forma eqüidistantes entre si. Foi realizado o monitoramento climático utilizando estação meteorológica automatizada e a obtenção da evapotranspiração da cultura por lisímetro de pesagem. Durante o período de estudo, Kc variou entre 0,82 a 1,18, e Kcb variou entre 0,86 a 1,05. Os resultados mostraram que a irrigação calculada pelo método do Kcb+Ke, tem um ajuste muito bom e representa com precisão o consumo de água pela planta. Os maiores consumos foram observados nos meses de maior temperatura média (abril e setembro). A reposição de 100 % da água evapotranspirada resultou em maior produtividade de frutos de limeira acida \'Tahiti\' em condições de campo. Quanto à qualidade de frutos, não houve diferença significativa entre os níveis de irrigação avaliados. / Brazil is the largest world producer of citrus crop, with São Paulo state leading as the largest national producer. Recent studies show that irrigated areas of citrus in the state have been increasing significantly in the last few years. However, lack of information on irrigation management related to this crop is one of the main problems encountered by the farmers. In order to address the above problem, the objective of this work was to determine the evapotranspiration of acid lime adult plant variety \'Tahiti\' (Citrus latifolia Tan.) and the crop coefficient during dry period (autumn - winter) using a weighing lysimeter technique. The crop coefficient (Kc = ETc/ETo) was calculated by considering the independent contribution of the evaporation of the soil and transpiration of the plant, being substituted by two coefficients: Ke, a soil water evaporation coefficient and Kcb, a basal crop coefficient. To evaluate the productive aspects as well as the fruit quality, different irrigation levels were applied in an increasing manner from 50 to 125 % of the crop evapotranspiration. The experiment was carried out at ESALQ / USP in Piracicaba - SP, in a drip irrigated area with plant spacing of 7 x 4 m. Each plant was supplied with four wetting equidistant emitters. The climatic data was obtained by the use of automated meteorological station and the crop evapotraspiration by the use of a weighing lysimeter. During the study period, Kc varied from 0.82 to 1.18, and Kcb varied from 0.86 to 1.05. The results showed that the irrigation amount calculated by the method of Kcb+Ke had a very good water consumption precision by the plant. The highest consumptions were observed in the months of high average temperature (April and September). The reposition of 100 % of the evapotranspirated water resulted in the highest fruit production of acid lime tree variety \'Tahiti\' in field conditions. Irrigation levels had no significant effect at 0.05 level on the quality of the fruits.

Em função do número reduzido de estudos sobre o movimento da água e de íons no bulbo molhado, foi realizado este trabalho com o objetivo de avaliar a distribuição de água e concentração de nutrientes no bulbo formado pelo sistema de gotejamento enterrado em comparação ao superficial. O ensaio foi conduzido na área experimental do Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP, localizada no município de Piracicaba, SP. Para a avaliação foram abertas trincheiras e instaladas sondas de TDR, para o monitoramento da distribuição da solução, dispostas a 0,5; 0,15; 0,25; 0,35 e 0,45 m - profundidade, e a 0,5; 0,15; 0,25; 0,35 m - comprimento, totalizando 17 sondas em malha por trincheira. A solução de KNO3 foi aplicada a partir de gotejadores com diferentes vazões (2 e 4 L/h), sendo aplicado o volume de 1 L em intervalos de 1 hora, totalizando 10 L de solução por repetição, Conjuntamente ao monitoramento da distribuição da solução no solo, medições da área superficial molhada e do disco saturado foram feitas com régua milimetrada, além disso, foi estabelecido um volume de controle onde foram avaliadas a uniformidade de aplicação de água e KNO3. Desta forma, foi possível verificar que: em relação aos sistemas superficiais, os sistemas enterrados apresentaram menor área superficial molhada e atingiram uma maior largura e profundidade; a umidade inicial do solo influencia a formação do bulbo molhado e o movimento do KNO3 no solo; a uniformidade de sais distribuídos no volume de controle é afetada negativamente pelo aumento do volume aplicado e as maiores concentrações de água e concentração de KNO3 foram obtidas próximas ao ponto de emissão. / In function of the reduced number of studies on the water and ions movement in the wet soil volume, this work was conducted with the goal of evaluating the distribution of water and nutrient concentration in the wetted soil volume formed by subsurface drip irrigation (SDI) in comparison to surface system. The rehearsal was concducted in the experimental area of the Rural Engineering Department - ESALQ/USP, located in Piracicaba, SP. Trenches were opened and installed probes of TDR for studying to solution distribution, to facilitate the study a mesh of probes was disposed to 0,5; 0,15; 0,25; 0,35 and 0,45 m - depth, and to 0,5; 0,15; 0,25; 0,35 m - length, with the total of 17 probes. The solution of KNO3 was applied starting from emitters with different flows (2 and 4 L/h), it was applied the volume of 1 L within intervals of 1 hour, with the total of 10 L of solution for repetition. All together to study the solution distribution in the soil, the wet superficial area measurements and of the saturated disc they were done by the ruler, besides, it was established a control volume where the uniformity application of water and KNO3 was analysed. This way, it was possible to verify that: in relation to the superface systems, the SDI presented smaller wet superficial area and they reached a larger width and depth; the initial soil water content influences the formation of the wetted soil volume and the KNO3 movement in the soil; the salt uniformity, distributed in the control volume, is affected negatively by the applied volume increased, and the largest concentrations of water and KNO3 were obtained close to the emission point.

Orientador: Célia Regina Lopes Zimback / Banca: Hélio Grassi Filho / Banca: Carlos Alberto de Matos / Banca: Letícia Colares Vilela / Banca: Fátima Ahmad Rabah / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a variabilidade de alguns atributos físicos e químicos do solo e de produtividade de alface (massa de matéria fresca da parte aérea total- F; massa de matéria fresca da parte aérea comercial - MFC; massa de matéria seca da parte aérea comercial - MSC e diâmetro de cabeça comercial - DCC), oferecendo subsídios ao mapeamento da estufa em diferentes zonas de manejo de água e nutrientes, almejando uma maior produtividade de alface e a irrigação de precisão, com a otimização do uso da água e de nutrientes. O experimento foi conduzido em uma estufa com alface irrigada por gotejamento e malha de amostragem com 152 pontos, na Fazenda Experimental São Manuel, da Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Câmpus de Botucatu, no município de São Manuel, Estado de São Paulo, Brasil. Todos os atributos estudados apresentaram dependência espacial forte; com exceção do atributo DCC que apresentou dependência moderada e do atributo MSC que não apresentou dependência espacial; os valores de umidade até 1,15 m apresentaram dependência espacial e valores de granulometria apresentaram dependência espacial variando de 1,35 m a 4,53 m; os valores de atributos químicos do solo nos períodos I e II apresentaram dependência espacial variando de 0,93 m a 10,52 m; os valores de atributos de produtividade de alface apresentaram alcance de dependência espacial de 0,41 m a 0,72 m; a krigagem mostrou-se um bom interpolador para a estimação de valores não amostrados; dos dados obtidos, apenas MF x MFC, MF x DCC e MFC x DCC apresentaram correlação; o mapa da aplicação de água 2 apresentou duas zonas distintas para o manejo da irrigação; a variabilidade espacial encontrada para a umidade influenciou no desenho do sistema de irrigação; considerando-se a necessidade da cultura em nutrientes, não foi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The objective of this work was to study the variability of some physical and chemical soil attributes and lettuce yield attributes (mass of total shoot fresh matter - MF; mass of commercial shoot fresh matter - MFC; mass of commercial shoot dry matter - MSC and commercial diameter of the head - DCC); offering subsidies to the mapping of the greenhouse in different areas of water and nutrients management, longing for a larger yield lettuce and the precision irrigation, with the optimization of the use of the water and nutrients. The experiment was carried out in a greenhouse with lettuce irrigated by drip irrigation and sampling grid with 152 points, at São Manuel Experimental Farm, Agronomic Sciences College, São Paulo State University, Campus of Botucatu, in São Manuel city, São Paulo State, Brazil. All of the studied attributes presented strong spatial dependence; except for the DCC attribute that presented moderate dependence and the MSC attribute that didn't present spatial dependence; the soil moisture values up to 1.15 m presented spatial dependence and granulometric values presented spatial dependence varying from 1.35 m to 4.53 m; the soil chemical attributes values in the I and II periods presented spatial dependence varying from 0.93 m to 10.52 m; the lettuce yield attributes values presented the range of spatial dependence of 0.41 m to 0.72 m; the krigagem was shown a good interpolador for the estimate of no sampling values; of the obtained data, just MF x MFC, MF x DCC and MFC x DCC presented correlation; the water application map presented two different areas for the irrigation management; the spatial variability found for soil moisture influenced the irrigation system 4 drawing; considering the crop necessity in nutrients, it wasn't possible to establish two different areas from application of the elements P (phosphorus) and K (potassium) for the plantation fertilization... (Complete abstract. click electronic address below). / Doutor