Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-06T14:05:58Z No. of bitstreams: 1 Gian Carlo Carvalho.pdf: 3117159 bytes, checksum: 05e217ee9f166bd343c80310a85d6838 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-06T14:05:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gian Carlo Carvalho.pdf: 3117159 bytes, checksum: 05e217ee9f166bd343c80310a85d6838 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The effective use of water has been the key component for food production and for the high quality of products in the arid and semiarid regions due to the increasing lack of available water resources. The water deficit may yield several crop physiological responses from which stomatal closure and transpiration reduction stand out. The partial root drying technique has been an alternative for gain in yield an increase of water use efficiency. The objectives of the work were by means of strategies for use of PRD, to select an irrigation schedule that allow to reduce water from irrigation without significant loss of fruit yield. Yield and water use efficiency were evaluated as well root system distribution, soil water distribution and water extraction by plants. The PRD technique was applied in an experiment inside an area of Ceral farm from Organic Bioenergy Company at chapada Diamantina Lençois, county, Bahia State with the varieties of Bermuda Cherry: Junco and Rubra using 4 x 2m spacing irrigated by autocompensating drippers of 4 L h-1 flow rate. The experiment followed a random block design with two varieties, five irrigation schedules and three replications totalizing 30 experimental plots. The irrigation schedules were based upon the percent of reduction of calculated water depth, that was fixed in 50% and on the time for switching irrigation side of the plant (7, 14, and 21 days), where: (PRD 7 – reduction of 50% ETc switching plant side every 7 days, PRD 14 – reduction of 50% ETc switching plant side every 14 days, PRD 21 – reduction of 50% ETc switching plant side every 21 days, IF – reduction of 50% ETc keeping the irrigation just at one side of the plant during the whole cycle e IP – full irrigation, i.e., 100% ETc). The largest productivities were registered when irrigation has supplied 100%ETc and for PRD with reduction 50% ETc switching plant sides every 7 and 14 days. The water use efficiency was larger for irrigation schedule with PRD by switching irrigated plant side every 7 days whose value was twice the one for treatment with 100% ETc. Soil water distribution is similar for all schedules six hours after irrigation. Soil water available to plants did not reduce so drastically at the non irrigated side for PRD with change in irrigation side every 7 days compared to others treatments. This resulted in larger yields for this treatment. The root system showed larger development at shallower soil layers. The regions of larger water extraction are influenced by amount of available water and by root length density. / A utilização eficaz da água tem se tornado uma componente chave na produção de alimentos e da alta qualidade dos produtos nas regiões áridas e semiáridas, devido à crescente falta de recursos hídricos disponíveis. O déficit hídrico pode provocar diversas respostas fisiológicas nas culturas, destacando-se o fechamento dos estômatos e a redução da transpiração. Dentre as técnicas de irrigação que utilizam déficit hídrico, o secamento parcial do sistema radicular (PRD) tem se mostrado uma alternativa para ganhos em produtividade e aumento da eficiência do uso de água. Os objetivos do trabalho foram, através das estratégias de uso do PRD, selecionar um manejo de irrigação que permita reduzir o consumo de água sem perdas significativas na produção dos frutos. Para isso, avaliou-se a produtividade, eficiência do uso de água, distribuição do sistema radicular, distribuição de água no solo e extração pelas plantas. A técnica do PRD foi aplicada em um experimento em uma área de aceroleira, na fazenda Ceral, pertencente à empresa Bioenergia Orgânicos, localizada na chapada Diamantina, Município de Lençóis – BA. As variedades utilizadas foram Junco e Rubra, com espaçamento 4 x 2 m, irrigadas por gotejadores autocompensantes com vazão de 4 L h-1. O experimento seguiu delineamento em blocos casualizados, com cinco manejos de irrigação, três repetições e duas variedades, totalizando 30 parcelas experimentais. Os manejos foram baseados na percentagem de redução da lâmina calculada de irrigação, fixada em 50%, e no tempo de alteração da irrigação de cada lado da planta (7, 14 e 21 dias), sendo, PRD 7 – redução de 50% da ETc, alternando a cada 7 dias, PRD 14 – redução de 50% da ETc, alternando a cada 14 dias, PRD 21 – redução de 50% da ETc, alternando a cada 21 dias, IF – irrigação fixa em um lado da planta com redução de 50% da ETc em todo o ciclo e IP – irrigação plena, ou seja,100% da ETc em ambos os lados da planta. As maiores produtividades foram registradas para os manejos de PRD com alternância de 7 e 14 dias juntamente com o manejo de irrigação plena. A eficiência do uso de água foi maior para o manejo de irrigação PRD, com alternância de 7 dias, superior ao dobro do tratamento com 100% da ETc. O comportamento da distribuição de água no perfil do solo seis horas após a irrigação, no lado irrigado, é semelhante para todos os manejos. No lado submetido à secamento, no manejo PRD, com alternância de 7 dias, a quantidade de água disponível para as plantas não diminuiu tão drasticamente quanto nos demais manejos o que resultou na maior produtividade absoluta destas. O sistema radicular apresentou maior desenvolvimento nas camadas mais superficiais do solo. Quanto às regiões de maior extração de água no solo, estas sofrem influência em relação à quantidade de água disponível e densidade de comprimento de raízes.

A técnica da aplicação da fertirrigação está ganhando aceitação, principalmente nos sistemas de irrigação por gotejamento, devido às vantagens que apresenta como a possibilidade de controlar a nutrição das plantas, como é o caso do potássio, que é um dos fertilizantes mais empregados. Porém, a descrição do transporte de água e solutos sob condições reais apresenta grande complexidade, além dos altos custos envolvidos nas pesquisas de campo. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um modelo matemático para simular o deslocamento simultâneo de água e potássio no solo aplicado sob fonte pontual. O estudo foi executado em três fases: desenvolvimento do modelo, validação experimental e análise de sensibilidade. A modelagem esteve baseada na solução numérica das equações que regem o movimento de água e o transporte de solutos no solo, aplicados a partir de fonte pontiforme, permitindo assim determinar a distribuição de água e dos solutos no solo em função tanto do espaço quanto do tempo. Estas equações foram resolvidas considerando um sistema de volumes de controle, caracterizado pelas dimensões radial e vertical, asumindo que o bulbo úmido está composto por uma série de anéis concêntricos. A validação do modelo foi conduzida no Laboratório de Física de Solo e em uma estufa plástica do Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, da Universidade de São Paulo, em Piracicaba. A análise de sensibilidade foi feita com respeito às variações individuais da condutividade hidráulica do solo saturado, umidade inicial e saturada do solo, dispersividade, fator de retardamento e vazão do emissor. Foi obtido um bom ajuste entre os valores simulados pelo modelo e os observados, indicando que o movimento e distribuição de água e potássio aplicados via irrigação por gotejamento podem ser modelados matematicamente a partir da solução das equações de fluxo transiente mediante o uso do método dos volumes de controle. O resultado da análise de sensibilidade revelou que o modelo, com relação à distribuição de água, é bastante sensivel à umidade de saturação e inicial do solo. A respeito da distribuição de potássio, é bastante sensível a variações negativas da condutividade hidráulica do solo saturado, vazão do gotejador e fator de retardamento do solo, e pouco sensível às variações da dispersividade do solo. / The technique of fertigation application is winning acceptance, mainly in trickle irrigation, due to the advantages that it presents as the possibility of controlling the nutrition of the plants, as the case of the potassium, that is one of the most used fertilizers. However, the description of the transport of water and solute under real conditions presents great complexity, besides the high costs involved in the field researches. Therefore, the present work had as objective develop a mathematical model to simulate the simultaneous displacement of water and potassium applied in the soil under a punctual source. The study was executed in three phases: model development, experimental validation and sensibility analysis. The modeling was based on the numeric solution of the equations that govern the movement of water and the solute transport in the soil, applied from a punctual source, allowing to determine the distribution of water and of the solute in the soil in function of the space and time. These equations were resolved considering a system of control volumes, characterized by the radial and vertical dimensions, considering that the humid bulb is composed for a series of concentric rings. The validation of the model was driven at Soil Physics Laboratory and in a plastic greenhouse of the Department of Rural Engineering of the Escola Superior de Agricultura "Luiz of Queiroz", of the São Paulo University, in Piracicaba - Brazil. The sensibility analysis was made with regard to the individual variations of the saturated soil hydraulic conductivity, initial and saturated soil humidity, dispersivity, retardation factor and emitter flow. It was obtained a good adjustment among the model simulated values and the observed ones, indicating that the movement and distribution of water and potassium applied in trickle irrigation can be modeled mathematically by the solution of the transient flow equations by using the control volumes method. The result of the sensibility analysis revealed that the model is quite sensitive to the soil saturation and initial humidity, regarding the distribution of water. Regarding the potassium distribution, it is quite sensitive to negative variations of soil saturated hydraulic conductivity, emitter flow and retardation factor of the soil, and little sensitive to the variations of the soil dispersivity.

Sabe-se que nos últimos 100 anos a concentração de CO2 na atmosfera vem aumentando devido ao aumento da atividade do homem em emitir mais de 8 bilhões de toneladas anuais de gás carbônico. Pensando no que isso poderia representar para as plantas, nas últimas décadas se intens ificaram os estudos com aplicação de CO2 nas plantas via ambiente e via água. Freqüentemente foram observados aumentos em crescimento de produção sob elevadas concentrações de CO2 na atmosférica. O melão tem se constituído em ótimo negócio para o Nordeste brasileiro. O Brasil passou a destacar-se no cenário internacional, embora com registros de quedas nas exportações nos últimos anos. Procurando-se melhorar os estudos com aplicação gás carbônico CO2 com o intuito de torna viável a aplicação, ou seja, diminuir a relação Custo/Benefício procurou-se diminuir número de aplicações e o volume de CO2 por ha -1 mantendo-se a produtividade daquelas aplicadas durante todo o ciclo. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito de uma dose de (CO2) em diferentes fases fenológico da cultura do melão aplicadas via água de irrigação por gotejamento subsuperficial, na, qualidade, produtividade, do meloeiro cultivado em ambiente protegido. Para isso, foi conduzido um experimento em duas estufas de 112 m 2 cada, estudando-se o efeito na aplicação de CO2 aplicada via água de irrigação no florescimento, na frutificação e no florescimento mais frutificação, além de uma testemunha na qual não houve aplicação de CO2. O delineamento experimental para o efeito das épocas foi o de blocos casualizados , com quatro repetições. A irrigação foi realizada utilizando-se o sistema de irrigação por gotejamento, sendo estes enterrados a 15cm de profundidade, e manejados por tensiômetros. A aplicação do gás foi realizada por intermédio de um cilindro de CO2 comercial e injetadas por diferença de pressão, durante o tempo necessário à aplicação da dose pré-estabelecida. Os resultados obtidos revelaram que a aplicação de CO2 via água de irrigação para os tratamentos na frutificação (T3) e florescimento (T1) proporcionou aumentos de 18%,17% em relação ao tratamento sem CO2 (T4), o menor incremento foi de 8,8% do T2 em relação ao T4. / It is known that in the last 100 years the carbon dioxide (CO2) concentration in the atmosphere is increasing due to the increase in human activity in emitting more than eight million tons yearly of carbon dioxide. Thinking on what this could mean for plants, studies had intensified in the last decades with CO2 application to plants through environment and water. Freq uently, increases in yield were observed under high CO2 concentration at atmosphere. Melon is turning into a big business for the northeast of Brazil. Brazil starts to stand out at the international scenery, beside records of export dropping in the last years. Trying to improve the studies with CO2 application, to minimize the cost benefit relationship and this way make it viable economically by diminishing the number of application and volume of CO2 per hectare maintaining the yield obtained by those applied through out year. The objective of this work was to study the effect of one single rate of CO2 applied at different crop stages through water by a subsurface drip irrigation system, at the yield and quality, of melon cultivated in greenhouse. For that, an experiment was led in two greenhouses of 112 m 2 each, being studied the effect of CO2 applied at flowering, at fruiting, and at flowering plus fruiting, besides an untreated plot with no application of CO2. The experimental design was for timing was randomized blocks with four replications. Irrigation was realized by a subsurface dripping irrigation system, which was positioned at 15 cm depth, and managed by tensionmeters. The CO2 injection, was provided by a commercial cylinder, and was done by pressure differential. Application time was that one the necessary time to apply the pre -established rate. Obtained data showed that the application of CO2 through irrigation water for the fruiting (T3) and flowering (T1) treatments provided yield increases of 18% and 17% respectively when compared to untreated (T4), the lowest yield increment was obtained by flowering plus fruiting (T2) compared to untreated.

Este trabalho teve como objetivos determinar o efeito de duas profundidades de instalação dos tubogotejadores, três níveis de irrigação e quatro doses de potássio aplicados via fertirrigação por gotejamento superficial e subsuperficial no desenvolvimento, na produtividade e na qualidade de frutos do meloeiro sob condições protegidas, conduzido em sistema de espaldeira; avaliar a dinâmica de água e de potássio no perfil do solo e determinar a evapotranspiração da cultura (ETc) e o coeficiente de cultivo (Kc) para o meloeiro nos diferentes estágios de desenvolvimento. O experimento foi realizado no período de setembro/2001 a janeiro/2002, na área experimental do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/USP, em uma área protegida de 420,0 m 2 (28,0 m x 15,0 m), localizado no município de Piracicaba - São Paulo à latitude de 22 o 42’30”S e longitude de 47 o 38’00”W. Foi utilizado o delineamento estatístico de blocos casualizados com 3 repetições, arranjados em esquema fatorial de 2x3x4. Os tratamentos resultaram da combinação entre duas profundidades de instalação dos tubogotejadores, três níveis de irrigação e quatro doses de potássio. As profundidades dos tubogotejadores foram P1 e P2 (0,0 e 0,2 m da superfície do solo).Os níveis de irrigação foram L1, L2 e L3 (0,33; 0,67 e 1,0 vezes a evaporação diária do mini tanque evaporimétrico). As doses de potássio K0, K1, K2 e K3 (0, 6, 9 e 12 g de K2O pl -1 ). A fertirrigação foi realizada cada dois dias mediante curva de absorção. O monitoramento da umidade e da concentração de potássio no solo foi feitos com tensiômetros e extratores de solução, respectivamente, instalados em torno da planta. Os valores totais de evaporação do mini tanque evaporimétrico durante o ciclo da cultura foi de 417,32 mm. Pelos valores de potencial mátrico, os níveis de irrigação L2 na posição P2, e L3 nas duas posições dos tubogotejadores, mantiverem o perfil de distribuição de água mais adequado para a cultura. As doses de potássio, os níveis de irrigação e as posições dos tubogotejadores influenciaram a concentração e a distribuição espacial e temporal de K + A aplicação das doses de potássio K1 e K2 em combinação com os níveis de irrigação L3 e posição dos tubogotejadores P2 favoreceu a obtenção de maiores produtividades totais (65.108,33 kg ha -1 e 69.646,00 kg ha -1 ) e comerciais (61.427,60 kg ha -1 e 66.224,31 kg ha -1 ). O Kc e ETc pode ser estimado com muita boa aproximação com ajuste de equações que levam em consideração a área foliar da planta. / The objectives of this work were: a) to determine the effect of two dripper installation depths, three irrigation depths and four potassium doses applied in surface and subsurface (SDI) irrigation on the productivity and quality of muskmelon frutis under protected conditions, b) to evaluate the water and potassium dynamics in the soil and c) to determine the muskmelon evapotranspiration (ETc) and crop coefficient (Kc) at different growth stages. The experiment was realized between September/2001 and January /2002, at ESALQ/USP Experimental Field, in Piracicaba – São Paulo State, Brazil (Latitude 22o42'30"S, Longitude 47o38'00"W). The statistical test was realized in a randomized blocks with three repetitions, arranged in factorial outline of 2x3x4. The treatments resulted from the combination among two depths of installation of the dripline, three irrigation levels and four potassium doses: Dripline depths were positioned 0,0 and 0,2 m from soil surface (P1 and P2); the irrigation levels L1, L2 and L3 were 33, 67 and 100 percent of daily evaporation from a modified pan, and the potassium doses K0, K1, K2 and K3 (0, 6, 9 and 12 g of K2O pl-1). The fertirrigation was applied every two days based on nutrient absorption curves. Tensiometers and solution extractors, were used to monitor soil moisture and to evaluate the potassium concentration in the soil. The total evaporation from the modified pan during the crop cycle was of 417,32 mm. For the values of matric potential, the irrigation level L2 in the position P2 and L3 at both driplines depths (P1 and P2), maintained the best water conditions. The potassium doses, the irrigation levels and the driplines depths influenced the concentration and the spatial and time distribution of the K+ ion. The application of the potassium doses K1 and K2 (6 g of K2O pl-1 and 9 g of K2O pl-1) in combination with the irrigation levels L3 (417,32 mm) and dripline position P2 (0,2 m) resulted the best total productivity (65.108,33 kg ha-1 and 69.646,00 kg ha-1) and marketable productivity (61.427,60 kg ha-1 and 66.224,31 kg ha-1). The Kc and ETc of the melon crop under greenhause conditions can be well estimated considering plant leaf area along the vegetative cycle.

Para o desenvolvimento de uma agricultura sustentável no Brasil é imprescindível realizar investimentos nos setores que desenvolvem tecnologias inovadoras de baixo custo e adaptadas às condições peculiares do país, em substituição a dependência por produtos importados de alto custo e inacessíveis a maioria dos pequenos produtores. Nesse sentido, os emissores do tipo microtubo utilizados em sistemas de microirrigação se apresentam como uma alternativa tecnológica atrativa a essa parcela de produtores, devido o baixo custo de confecção e instalação. Porém, para que sejam atingidas boas uniformidades de aplicação de água é imprescindível que o sistema seja bem dimensionado. Com o objetivo de desenvolver um sistema de irrigação com ultra baixa vazão (UBV) de 0,2 L h-1, utilizando microtubos com derivação e operando em regime laminar, iniciou-se este trabalho buscando irrigação eficiente e de baixo custo em hortas agrícolas. A configuração do sistema proposto consiste em uma linha lateral com diâmetro nominal de 10 mm na qual, os microtubos conectores com diâmetro nominal de 0,8 mm foram diretamente inseridos e, por meio de um segmento de tubo fechado em ambas as extremidades, seis microtubos emissores com diâmetro nominal de 0,7 mm foram acoplados aos conectores. O experimento foi composto de duas etapas. A primeira parte experimental foi conduzida no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP) em Piracicaba SP, sendo realizada a determinação do diâmetro real dos microtubos, obtenção de modelos matemáticos para dimensionamento do sistema de irrigação e avaliação da vazão observada. A segunda etapa do experimento foi realizada em uma horta localizada na área experimental da ESALQ/USP, onde foram realizados a montagem e instalação do sistema de irrigação, os ensaios para obtenção da uniformidade de aplicação de água e a implantação da cultura da alface em quatro canteiros de 15 m x 1,5 m, onde a água foi fornecida por uma caixa dágua elevada a uma altura de 1,5 m. A uniformidade de aplicação da água foi avaliada por meio do coeficiente de uniformidade estatística e uniformidade de distribuição os quais apresentaram valores iniciais superiores a 90%, sendo considerados excelentes. O sistema de irrigação com ultra baixa vazão proposto apresentou vantagens econômicas para pequenos produtores, devido ao baixo custo de investimento e facilidade de operação do sistema. Entretanto, o sistema apresentou problemas de acúmulos de ar e obstrução de emissores durante o período avaliado, ocasionando a redução da uniformidade de distribuição e da uniformidade estatística sendo, portanto, necessária a realização de mais estudos para obtenção de resultados mais conclusivos. / To develop a sustainable agriculture in Brazil is essential to invest in sectors that produce innovative technologies, adapted to Brazilian peculiar conditions and with a low cost, that can replace the dependency on imported products, often not accessible to small producers. In this way, the emitters microtube utilizes in microirrigation can be attractive technological alternative for this kind of farmers, due to the low cost and installation. However, to achieve high uniformity of water application is essential that microirrigation system have to be well designed. This work has to aim to develop an irrigation system with ultra low flow (ULF) of 0.2 L h-1, using microtubes with derivation and operating in laminar flow, this work began searching for efficient irrigation and lowcost vegetable crops. The configuration of the proposed system consists of a lateral line with a nominal diameter of 10 mm in which the microtubes connectors with a nominal diameter of 0.8 mm were inserted directly and through a segment of pipe closed at both ends, six microtubes emitters with a nominal diameter of 0.7 mm were connected to the connectors. The experiment was performed in two steps. The first part of experiment was conducted in the Hydraulics Laboratory, Department of Biosystems Engineering, School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ / USP) in Piracicaba SP. It was determined the actual diameter of the microtubes and obtained the mathematical models for irrigation system design and to evaluate the observed discharge. The second part of the experiment was performed in an experimental vegetable garden located in the area of ESALQ / USP. It was realized the assembly and installation of irrigation system, the tests to obtain the uniformity of water application and plantation of lettuce crop into four beds 15 m x 1.5 m, where water was provided by an elevated water tower at a height of 1.5 m. The water application uniformity was evaluated by the statistical coefficient of uniformity and distribution uniformity which it showed initial values above 90% that it is considered excellent. The irrigation system with ultra low flow proposed showed economic advantages for small producers due to low cost and ease of system operation. However, this system presented problems of air accumulation and emitters clogging during the period evaluated, it caused a reduction in uniform distribution and uniform statistics. Therefore, it is necessary to perform further studies to obtain more conclusive results.

A intrusão de raiz e partículas de solo em gotejadores instalados na subsuperfície do solo, conduz à redução da uniformidade de emissão de água e compromete as condições ideais de operação e a vida útil do sistema de irrigação. Estes fatos motivaram a realização desta pesquisa, sendo propostos protótipos de emissores, cujas características físicas e funcionais impeçam a entrada de raízes e partículas de solo por sucção dentro dos mesmos, e possibilite a vazão de projeto. Desenvolveram-se quatro modelos de emissores sendo: modelo A que utiliza êmbolo; modelo B constituído por uma membrana com módulo de Young (MY) de 1000 kPa; modelo C constituído por uma membrana com MY de 1000 kPa e protetor da membrana; e, sistema protetor (tubo) do emissor (modelo D) no qual se utilizou um gotejador comercial para controlar a vazão. Uma vez que o modelo A não apresentou desempenho satisfatório, estudos posteriores com o mesmo foram interrompidos. Em fase de campo instalaram-se os modelos B, C, D, e um gotejador comercial, modelo E. Os emissores foram avaliados em laboratório em relação ao coeficiente de variação de fabricação (CVF), coeficiente de uniformidade de emissão da água (CUE) e à curva vazão versus pressão; e, instalados em vasos com cana-de-açúcar e sem cultura, para avaliação periódica quanto à capacidade em obstar a entrada de raiz e partículas de solo, sendo analisados a vazão relativa (QR), o coeficiente de variação da vazão relativa (CVQR), CUE e distúrbio de vazão (DQ). Para o emissor modelo C desenvolveram-se Equações que descrevem o comportamento da membrana que o compõe. Os resultados obtidos com a Equação de estimativa da pressão mínima foram próximos dos dados medidos em laboratório. Os emissores B e C apresentaram altos valores de CVF e CVQR, e baixos valores de CUE. Após o terceiro período de avaliação, notou-se redução na QR do modelo E, devido a entupimento por raiz. Dos emissores construídos em laboratório, o modelo C apresentou melhor desempenho quanto à variação dos dados de vazão na linha lateral, ao longo do tempo, tendo valores agrupados entre primeiro e terceiro quartil. Após 3 meses (modelo E) e 18 meses (modelos D) de funcionamento em campo, houve presença de solo e raiz, enquanto os modelos B e C apresentaram os melhores resultados quanto ao impedimento da entrada de raiz e solo dentro do emissor, sendo este último indicado para estudos mais detalhados em relação à membrana a ser utilizada. O emissor que utiliza membrana e protetor foi adequado para evitar entrada de raiz e solo dentro do mesmo, sendo necessário estudos a respeito da membrana e de um sistema para controlar a vazão. Com as Equações propostas para o modelo C serão possíveis futuros estudos que busquem aperfeiçoar o protótipo, podendo ser utilizadas para estimativa da pressão mínima de funcionamento, variação do diâmetro da membrana, e vazão do emissor. / Roots and soil particles intrusion in drippers installed in the subsurface soil leads to reduction of the water emission uniformity, and compromise the ideal conditions of operation and the lifetime of irrigation system. These facts motivated this research, being proposed prototypes of emitters whose physical and functional characteristics prevent the entry of roots and soil particles by suction into them, and allow the design flow. Four emitters models were developed: (i) A model that uses piston; (ii) B model composed by a membrane with Youngs modulus (YM) of 1000 kPa; (iii) C model composed by a membrane with YM of 1000 kPa plus a membrane protector;(iv) protector (tube) emitter system (D model) in which was used a commercial dripper to flow control. The A model study was stopped since it did not present a good performance. In the field stage models B, C, D and a commercial dripper E were installed. In the laboratory stage, emitters were evaluated in relation to the manufacturing coefficient of variation (CVF), the emission uniformity coefficient of water (EUC) and the flow rate versus pressure curve. After that, the emitters were installed in pots with and without sugar cane for periodic evaluation considering the potential to prevent the entry of roots and soil particles into the emitter. Relative flow (QR), variation coefficient of relative flow (CVQR), EUC and flow disturbance (DQ) were analyzed. Equations that describe the behavior of C model emitters membrane were developed. The results obtained with the Equation to estimating the minimum pressure were close to the measured data in laboratory. B and C emitter´s model showed the higher values of CVF and CVQR, and the lower values of EUC. After third evaluation period, reduction in QR for E model was observed due to clogging by root. Among the emitters built in the laboratory, C model showed better performance in relation to variation of data flow in lateral line, with values grouped between the first and third quartile. After 3 months (E model) and 18 months (D model) of operation in the field, the presence of soil and roots was observed, while B and C models showed the best results to avoid the entry of root and soil into the emitter. C model was recommended for detailed studies in relation to the membrane which can be used. The emitter that uses membrane plus protector was suitable to prevent entry of root and soil into them needing to studies about it membrane and a system which its possible to control the flow rate. The Equations proposed for C model can be used in: studies to improve the prototype; estimation of the minimum operation pressure; changing in the membrane diameter; and, to estimate the emitter flow. Keywords: Drip irrigation; Subsurface irrigation; Root intrusion; Technological Innovation; Prototype of emitters

A citricultura é um setor de grande importância para o país na geração de divisas, formação de renda e capital. Um dos fatores críticos no sucesso de um sistema de irrigação localizada é a definição em projeto da fração de área molhada no solo. Face às dificuldades técnicas encontradas nesse tipo de estudo, até o presente, inexistem na literatura científica trabalhos confiáveis que estabeleçam os valores ótimos de fração de área molhada no solo para as diferentes culturas e condições edafoclimáticas. Esse trabalho teve como objetivo principal avaliar o efeito do molhamento parcial do solo para plantas jovens de laranja Valência sob porta-enxerto de citrumelo Swingle e limão Cravo em dois tipos de solo. Os objetivos secundários foram: a) Avaliar o método da sonda de dissipação térmica na estimativa da transpiração em laranja Valência e b) Estabelecer as relações entre a transpiração das plantas, sem restrição de área de solo, molhado e a demanda atmosférica. O experimento foi conduzido em estufa nas dependências do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP. Foi testado o molhamento de 12,5% da área do solo. Mudas de laranja foram plantadas em caixas de 500 L internamente divididas em compartimentos. Determinou-se simultaneamente a transpiração de todas as plantas através de sondas de dissipação térmica, o conteúdo de água no solo, o crescimento das plantas (área foliar e diâmetro de caule) e o número total de frutos por planta. Inicialmente todas as plantas tiveram 100% do volume de solo ocupado pelas raízes irrigado, sendo determinada a contribuição relativa de cada compartimento da caixa na transpiração. Completada a secagem dos compartimentos não irrigados, foi calculado o percentual da transpiração relativa a 100% de área molhada do solo pela relação entre transpiração de cada planta e a transpiração média das plantas com 100% da área do solo molhado. De acordo com os resultados, conclui-se que ocorre redução da transpiração pela restrição da área de solo molhado, sendo esta redução influenciada não só pelo tipo de solo e porta-enxerto, como também pelo número de dias após início da irrigação parcial, demanda evaporativa da atmosfera e fase fenológica da planta. A adaptação do sistema radicular à redução da área molhada ocorreu em torno de 156 dias. Apesar da redução da taxa transpiratória, não houve diferença significativa entre os tratamentos em relação ao crescimento vegetativo e número de frutos por planta. A transpiração das plantas foi influenciada pelo tipo de porta-enxerto utilizado, do crescimento em área foliar e da fase fenológica, sendo que sua relação com a evapotranspiração de referência não é linear em toda faixa de demanda evaporativa da atmosfera. O método da sonda de dissipação térmica, com calibragem específica e correção dos gradientes térmicos naturais no caule, mostrou-se eficaz na avaliação da transpiração de plantas jovens de laranjeira. / The citrus industry is a great important sector to the Brazilian country to generate foreign currency income and capital formation. The determination of the fractional wetted area in the soil is a critical factor in the success of an irrigation system project. Due to the technical difficulties to find out dates in this kind of study, there are no reliable studies in the scientific literature to establish the optimal values of fractional wetted area for different crops, soil and weather. This study aims to evaluate the effect of partial wetting of the soil for Valencia orange under the rootstock Swingle and Rangpur in two soil types. As secondary objectives: a) To evaluate the method of heat dissipation probe in the transpiration estimative in the Valencia orange plant, b) to establish the relationship between the atmospheric demand and plant transpiration, without restriction wetted area. The experiment was conducted in a greenhouse in the Biosystems Engineering Department of ESALQ/USP, Piracicaba-SP, Brazil. It was tested the wetness of 12.5% of the area of soil. For this, orange seedlings were planted in boxes of 500 L internally divided into compartments. It was simultaneously determined transpiration of all plants using heat dissipation probes (sap flow), measured the soil water content, plant growth (leaf area, stem diameter) and the total number of fruits per plant. Initially, it was irrigated 100% of root system of all plants and it was determined the contribution of each compartment of the box in the plant transpiration by the difference in water storage in the soil and measured plant transpiration. When it was completed the drying of not irrigated compartment, it was calculated the percentage of transpiration on 100% of the wetted soil area by the relationship between transpiration of each plant and the average of plant transpiration with 100% of the wetted area. According to the results can be conclude that occur reduction in the transpiration flow due to the restricting of wet soil area and this reduction is not only influenced by soil type and rootstock, but also due to the number of days after onset of partial irrigation, atmospheric evaporative demand and plant phenological stage. The adaptation of the root system to the reduction of the wet soil volume occurred around 156 days. Despite of the reduction in transpiration rate, it was not observed significant difference between treatments in relation to vegetative growth and fruit number per plant. Plant transpiration was influenced by the type of rootstock used, leaf area growth and phenological stage. However the relationship between the plant transpiration and EToPM is not linear across the range of atmospheric evaporative demand. The method of heat dissipation probe, calibrated specifically for the study and with correction of the thermal natural gradient in the trunk was effective in the evaluation of the seedlings of orange transpiration.

A inserção de gotejadores em uma tubulação modifica as linhas de fluxo, provocando turbulência local, que resulta em perdas de carga adicionais maiores que as perdas contínuas na tubulação. Para avaliar a perda total de carga, ao longo da linha lateral de gotejadores, as perdas contínuas e as localizadas, devidas à presença dos emissores no tubo, devem ser consideradas. Este trabalho apresenta os resultados de um experimento conduzido para avaliar as perdas localizadas de carga em gotejadores coaxiais integrados em tubos de polietileno. A perda de carga para diferentes vazões foi determinada em quatro modelos de tubos gotejadores, com sete repetições. Cada segmento de tubo utilizado continha 11 gotejadores. Para cada vazão, a perda localizada de carga foi calculada pela diferença entre a perda de carga no tubo com emissor e a perda de carga continua no tubo uniforme, estimada pela equação de Darcy-Weisbach. Aproximações matemáticas foram sugeridas para calcular a perda de carga com base no coeficiente de carga cinética (K) e em um valor constante de comprimento equivalente (Le). Para cada modelo de tubo gotejador, o coeficiente K foi praticamente independente do número de Reynolds, para R > 10 000, sugerindo que cada gotejador pode ser caracterizado por um valor médio de K, obtido em função de um índice de obstrução. Em decorrência, propôs-se uma alternativa para calcular a perda localizada de carga, provocada por gotejadores coaxiais integrados a tubos de polietileno, em função de relações geométricas entre a área de escoamento através do gotejador e a da seção do tubo. Os resultados encontrados possibilitam concluir que: (a) maior variabilidade dos valores de K ocorreu para os gotejadores não-autocompensados e a maior perda localizada de carga para os autocompesados; (b) o aumento do grau de obstrução (1 - Ag/At) proporcionou o aumento na perda localizada de carga. Considerando a vazão de 20 x 10-5 m3 s-1, nos tubos gotejadores Amanco, observou-se que o aumento de 1,79 vez no grau de obstrução resultou no aumento de 3 vezes na perda localizada de carga; já nos gotejadores Naandan, o aumento de 2,2 vezes no grau de obstrução proporcionou o aumento de 8,9 vezes na perda de carga; (c) a consideração da perda localizada de carga é um critério relevante no dimensionamento de linhas laterais de gotejamento, especialmente quando se utilizam gotejadores autocompensados. A desconsideração da perda localizada de carga levou à superestimativa do comprimento máximo da linha lateral de até 25,7%, para os gotejadores autocompensados, e de 9,5%, para os não-autocompensados; (d) o cálculo da perda localizada de carga, utilizando o modelo potencial para estimar o valor de K em função do índice de obstrução, mostrou bons resultados, comparáveis àqueles obtidos com o valor de K ajustado pelos dados observados em laboratório, o que resultou em pequenas variações na estimativa do comprimento máximo da linha lateral por esses dois procedimentos. Considera-se, assim, que a perda localizada de carga em gotejadores coaxiais, pode ser calculada utilizando-se um coeficiente de carga cinética calculada em função do índice de obstrução. / The insert of the drip in a pipe modifies the flow line, causing local turbulance, which results in more additional head loss than the continued loss in pipes. In order to evaluate the local head loss, along the drip irrigation laterals, the continued and localized loss due the presence of these emitters inside the pipes must be considered. This work shows the results of an experiment carried out to evaluate the local head loss in coaxial drippers integrated to polyethylene pipes. The head loss for different discharges was determined using four drip pipe models, using seven repetitions. Each pipe segment contained 11 drips. For each discharge, the local head loss was calculated by the difference between head loss in the pipe with emitters and the continued head loss in the uniform pipe, estimated by Darcy-Weisbach equation. Mathematical approaches were proposed to calculate the head loss based on the kinetic head coefficient (k) and in a equivalent length of pipe constant value (le). For each drip pipe model, the k coefficient was considered independent from Reynolds number, R >10.000. It can be concluded that each drip can be characterized by an average k, obtained in function from a obstruction index. As a result, it was proposed an alternative to calculate the local head loss caused by coaxial drip integrated to polyethylene pipes, according to geometric relationship between the flow area through the drip and the pipe section. According to the results can be concluded that: (a) the not self-compensated pressure emitters showed more variability in k values and the self-compensated showed greater local head loss; (b) the obstruction index increase (1 ag/at) caused an increase in the total head loss. Considering a discharge 20 x 10 -5 m3 s-1, it was observed in Amanco drip that a 1,79 times increase in obstruction index, resulting in 3 times the head loss and in Naandan drip, it was observed that 2,2 times increase in obstruction index, resulting in 8,9 times the head loss; (c) the head loss is a relevant criterion in the drip laterals design, especially for self-compensated drips. The disregard of the local head loss resulted in a over-estimate of 25,7% in the maximum length lateral, for self-compensated drips, and until 9,5% for not self-compensated drips; (d) the calculation of the local head loss using the potential model to estimate k value, according to the obstruction index, showed good results when comparing to those obtained using k factor adjusted to the observed data in the laboratory. Resulting in few variations in the maximum length lateral estimation for both procedures. It is considered that the local head loss, caused by the integrated drip on drip lateral, can be calculated using kinetic head coefficient according to obstruction index.

Uma das tecnologias mais adotadas pelos produtores, principalmente os que têm suas lavouras situadas em região de cerrado, é a irrigação. No entanto, ainda não existe consenso sobre o manejo dessa irrigação, principalmente, com relação à quantidade de água a aplicar e na freqüência da irrigação. Objetivou-se com este trabalho verificar a influência da irrigação por gotejamento quando manejada o ano inteiro, e quando submetida à suspensão ou repouso durante os meses de julho e agosto, nas características produtivas (produtividade e renda) e de crescimento (altura e diâmetros da copa e do caule) e na qualidade física e da bebida de café. Além disso, foram testados modelos matemáticos com a finalidade de identificar aquele que melhor descreve o desempenho das plantas. Não obstante, foi efetuado o balanço hídrico climatológico diário da cultura de café e alguns índices de eficiência de uso de água. O experimento foi delineado em blocos casualizados com quatro repetições e onze tratamentos, sendo esses compostos por plantas irrigadas o ano inteiro e plantas submetidas à suspensão da irrigação durante os meses de julho e agosto, além da testemunha que não foi irrigada. As lâminas de irrigação foram obtidas com base na porcentagem da evaporação da água do tanque classe A de 40%, 80%, 120%, 160% e 200%. A coleta de dados começou em julho de 2003 e se estendeu por três anos, finalizando em maio de 2006. Conclui-se que a renda e a qualidade da bebida de café não foram influenciadas pelos tratamentos; a suspensão da irrigação durante os meses de julho e agosto melhorou sobremaneira a qualidade física do café, porém, a produtividade foi drasticamente diminuída; dentre os tratamentos submetidos ao repouso, a utilização de 80% da evaporação da água do tanque classe A promoveu a melhor combinação entre qualidade física dos grãos e produtividade; A lâmina de irrigação de 80% da evaporação da água do tanque classe A, manejada durante todo o ano, promoveu a maior produtividade média e o maior índice de eficiência no uso da água; os modelos de regressão polinomial de terceiro e segundo graus e raiz quadrada, representaram de forma satisfatória o desempenho produtivo da cultura de café em função da quantidade de água aplicada, porém o primeiro apresentou maior coeficiente de correlação; os piores resultados para altura das plantas foram aqueles proporcionados pelos tratamentos Testemunha, 40% da ECA irrigado o ano inteiro, e 40% e 120% da ECA com suspensão da irrigação em julho e agosto; para o diâmetro da copa e do caule, os piores resultados foram proporcionados pelos tratamentos Testemunha e 40% da ECA irrigado o ano inteiro; a maior eficiência no uso da água de irrigação foi conseguida pela lâmina de 40% da ECA com suspensão em julho e agosto, porém, houve diminuição na produtividade em 38,3%; o armazenamento efetivo da água do solo para o tratamento Testemunha sofreu muita variação ao longo dos anos avaliados, permanecendo abaixo de 30% no mês de setembro; nos tratamentos com suspensão na irrigação, o armazenamento efetivo da água no solo ficou abaixo de 50% no mês de agosto, por outro lado, naqueles onde a irrigação foi realizada o ano todo o armazenamento permaneceu acima de 90%, com exceção do tratamento 40%, onde o armazenamento chegou a 75% em maio de 2006. / One of the most often adopted technologies by farmers, especially those who grow their crops in the savannas, is irrigation. However, there is no consensus about this irrigation management, mostly in relation to the water volume and irrigation frequency. This study analyzed the effect of drip irrigation managed throughout the year, and when subject to suspension or fallowing in the months of July and August, on the production (yield and recovery), on growth (height and canopy and stem diameters) characteristics and on coffee physical and beverage qualities. Moreover, mathematical models were tested to identify those that best describe plant performance. Daily coffee climatological hydric balance and some efficacy indices on water use were also calculated. The experimental design was randomized blocks with four repetitions and eleven treatments, which were composed by plants irrigated throughout the year, and plants subjected to irrigation suspension in the months of July and August, besides a non irrigated control. Water irrigation blades were obtained based on evaporation of the class A pan at 40%, 80%, 120%, 160% and 200%. Data collection started on July 2003 and extended for three years, ending on May 2006. It was concluded that recovery and coffee beverage quality were not affected by the treatments; suspending irrigation in July and August improved greatly coffee physical quality; however, yield decreased drastically; among the treatments subjected to fallowing, the one at 80% evaporation of class A pan, gave the best combination between cherry physical quality and yield; the irrigation blade of 80% evaporation of class A pan, managed throughout the year, gave the best average yield and the greatest water use efficacy index; the polynomial regression model of third and second degrees and the square root, represented well the yield performance of coffee as a function of water amount applied; however, the first one presented a greater correlation coefficient; the worst results of plant height were those given by the treatments non irrigated control, 40% ECA irrigated throughout the year and 40% and 120% ECA with irrigation fallowing in July and August; the worst results for canopy and stem diameters were given by the treatments non irrigated control and 40% ECA irrigated throughout the year; the greatest irrigation water use efficacy was obtained with the blade of 40% ECA with fallowing in July and August; however, there was a 38.3% decrease in yield; effective water holding in the soil for the non irrigated control varied greatly throughout the evaluation years, remaining below 30% in September; in the treatments with irrigation fallowing, effective water holding remained below 50 in August, in contrast, in those with irrigation throughout the year, water holding remained above 90% with the exception of the treatment with 40% ECA, where water holding reached 75% in May 2006.

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.