O bulbo molhado formado na irrigação por gotejamento pode ser modelado a partir informações das propriedades físico-hídricas do solo. Mas apesar do grande progresso na modelagem, a aplicação de modelos na irrigação e drenagem ainda não foi implementada em nenhum nível de maneira substancial. Assim, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um modelo numérico utilizando a técnica dos volumes finitos para estimar a forma e as dimensões do volume de solo molhado sob irrigação por gotejamento, e verificar a validade do modelo através da comparação com dados recolhidos em condições experimentais. O ensaio foi conduzido na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz-ESALQ/USP. As sondas de TDR foram confeccionadas segundo procedimentos descritos por Souza et al. (2006). O perfil do bulbo molhado formado no solo abaixo de um emissor do tipo gotejador foi determinado para 3 tipos de material: areia, solo arenoso e solo argiloso e para 3 vazões nominais do emissor: 2, 4 e 6 L/h. Cada uma das combinações entre tipo de solo e vazão foi repetida três vezes em caixas (1000 L) diferentes, totalizando 27 medições. Um modelo numérico foi desenvolvido para simular a distribuição da água no perfil do solo abaixo de uma fonte pontual. A solução da equação diferencial para o movimento da água em solo não saturado foi realizada pela discretização do espaço-tempo utilizando a técnica dos volumes finitos. Um algoritmo em linguagem Visual Basic foi escrito para implementar o conjunto de equações e simular a evolução do bulbo molhado no tempo. Foi simulada a formação do bulbo molhado nas mesmas condições do experimento, e gráficos de isolinhas de umidade foram traçados no software Surfer. O modelo numérico proposto foi capaz de simular a formação do bulbo molhado em diferentes condições de tipo de solo e vazão do emissor. / The soil water patterns in drip irrigation can be modeled from physical and hydraulic properties of soil. But despite the great progress in modeling, the models have not been implemented at any level in irrigation and drainage. The objective of this study was to develop a numerical model using finite volume technique to estimate the shape and dimensions of the wetted soil volume under drip irrigation and verify the validity of the model by comparing data collected under experimental conditions. The trial was conducted at the experimental site of the Department of Biosystems Engineering, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz- ESALQ/USP. The TDR probes were manufactured according Souza et al. (2006). The soil water patterns under a drip emitter type was determined for three types of material: sand, sandy soil and clay soil and three nominal flows of the emitters: 2, 4 and 6 L/h. Each of the combinations of soil type and flow rate was repeated three times in boxes (1000 L), totaling 27 measurements. A numerical model was developed to simulate the distribution of water in the soil profile below a point source. The solution of the differential equation for the movement of water in unsaturated soil was carried out by the discretization of space-time using the technique of finite volume. An algorithm in Visual Basic language was written to implement the set of equations and simulate the evolution of wetted soil volume in time. Contour plots of soil water content were drawn in Surfer software. The proposed numerical model was able to simulate wetted soil volume under different conditions of soil type and flow of the emitter.

Para que ocorra a indução floral em citros, as plantas necessitam passar por algum tipo de estresse hídrico ou térmico (baixas temperaturas). Apesar do estresse hídrico ser importante para o florescimento, condições extremas deste tipo de estresse podem prejudicar o desenvolvimento e a fixação dos frutos na planta posteriormente ao período de florescimento. Neste sentido, a redução da fração de área molhada do solo pode também ser uma fonte de estresses hídrico nas plantas. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito do estresse hídrico e da fração de área molhada (100% e 12,5%) nas relações hídricas da laranjeira Valência, sob dois tipos solo e dois porta-enxertos. O experimento foi conduzido na área de pesquisa do Departamento de Engenharia de Biossistemas na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP) em ambiente protegido. Foi utilizado o delineamento em esquema fatorial 2 x 2 x 2 x 2 com os tratamentos dispostos em faixas, totalizando 16 tratamentos, constituídos da combinação de dois tipos de solos (argiloso e franco-arenoso), dois porta-enxertos (limoeiro Cravo e citrumelo Swingle), duas frações de área molhada (100% e 12,5%) e dois níveis de deficiência hídrica: 1) Estresse Hídrico Contínuo (suspensão da irrigação por 30 dias) 2) Estresse Hídrico Intermitente (sub-lâmina) - aplicação de 30% da ET0. As plantas foram conduzidas em caixas de 500 L internamente divididas em compartimentos. O inicio do experimento de estresse hídrico consistiu em realizar a irrigação do volume total do solo, elevando-o a capacidade de campo, sendo suspensas as irrigações durante o período de avaliação, sendo após realizado o acompanhamento diário do consumo hídrico em cada compartimento das caixas. Amostrou-se o sistema radicular das plantas, para cada compartimento existente para averiguar a existência de adaptação radicular em função da restrição de área molhada. 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), o potencial de água na folha e a temperatura foliar. A extração de água no solo após 6 meses de irrigação localizada indica que o sistema radicular na zona irrigada consegue redistribuir parte da água absorvida, pelo sistema radicular da planta que se encontra na área seca, mantendo-o vivo. Observa-se que no solo argiloso as plantas apresentaram um maior comprimento total de raízes do que no solo arenoso. A média do módulo do potencial da água na folha das plantas sob condição simulada de irrigação por gotejamento, foi 31,5% maior quando comparado às plantas com 100% de solo molhado (-1,085 MPa e -0,7435 MPa). Em termos de área foliar, o estresse contínuo promoveu uma maior desfolha das plantas, sendo significativa a diferença entre os tipos de solo, as condições de estresses e a interação tipo de solo e porta-enxertos. Treze dias após a imposição dos estresses, a temperatura foliar, nos períodos de maior demanda atmosférica (14:00hs) tende a ser maior do que a temperatura do ar. Independente do tipo de estresse, para solo arenoso a transpiração diminui quanto se impõe a redução de área molhada (gotejamento). Esperava-se que os tipos de estresse hídrico impostos apresentassem uma diferenciação de consumo hídrico nas plantas, no período de retomada da irrigação, sendo o estresse intermitente o que deveria apresentar o maior consumo hídrico; nos resultados obtidos não ficou muito clara e estabilizada esta tendência, apesar do nível de desfolha e o potencial de água nas folhas confirmaram as hipóteses inicialmente formuladas. Existe a possibilidade de que o método de dissipação térmica tenha sofrido influência significativa da desfolha no gradiente térmico natural, o que pode ter ocasionado imprecisão nos dados coletados e resultado inconsistência nos fluxos de seiva calculados neste período de baixo índice de área foliar. / In order to present floral induction, citrus plants need to undergo some type of thermal (low temperature) or water stresses. However, despite a certain level of water stress is important for the flowering, excessive water stress can impair the development and fruit set in the plant. In this sense, to reduce the fraction of wetted area of the soil can also be a source of water stress in plants. This paper aims to study the effect of water stress and the fraction of wetted area (100% and 12.5%) in Valencia orange tree transpiration under two soil types and two rootstocks. The experiment was conducted at the Department of Biosystems Engineering at the School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ / USP) in a protected environment. It was used a randomized design in a factorial 2 x 2 x 2 x 2 with treatments arranged in strips, totaling 16 treatments combinations, consisting of two soil types (clay and sandy loam), two-door grafts (Rangpur lime and citrumelo \'Swingle\'), two fractions of wetted area (100% and 12,5%) and two levels of water stress: 1) Continuous Stress (suspension of irrigation for 30 days) 2) Intermittent Stress (deficit irrigation: 30% ET0). The plants were conducted in 500 L boxes divided into compartments inside. At the beginning of the water stress experiment, soil moisture was set to field capacity. Irrigation was suspended during the evaluation period, and it was monitoring every day the water consumption in each compartment boxes. Root systems of plants were sampled for each compartment to determine total length of roots in the soil. It were determined the individual transpiration of each plant using thermal dissipation probes (sap flow / Granier), the water content in soil, the plant growth (leaf area and stem diameter), the leaf water potential and leaf temperature. The extraction of water in the soil after 6 months of drip irrigation indicates that the root system in the irrigated area redistribute some of the absorbed water to the root system that is in the dry area, keeping it alive waiting for the raining period. It was observed for the clay soil a greater total length of roots compared to the sandy soil. The mean of leaf water potential for plants under simulated drip irrigation conditions (12.5 % wetted area) was 31,5% higher compared to plants with 100% of wetted area (-1,085 MPa and -0,7435 MPa). In terms of leaf area, the continuous stress promoted a greater leaf loss of plants, with a significant difference between soil types, stress types and the interaction of soil type and rootstock. Thirteen days after the imposition of the water stresses, leaf temperature at around 2:00 pm tends to be higher than air temperature. For sandy soil, independent of the water stress type, transpiration decreases as the wetted area is reduced (drip). It was expected for the water stress types imposed, a differentiation of plants water consumption after resuming irrigation for fruit set, being the intermittent stress the greatest water consumption treatment. The results obtained are unclear and non-stabilized for this trend, although leaf losses and leaf water potential confirmed the hypothesis initially formulated. There is a possibility that thermal dissipation probles suffered significant influence of leaf losses on the natural thermal gradient, which may have caused inaccuracies in the collected data, resulting inconsistent values of sap flow calculated for this period of low leaf area index.

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:24:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JeovanizelioFG_DISSERT.pdf: 2944061 bytes, checksum: b719d6cdb79773d0a7ede20c0370bab2 (MD5) Previous issue date: 2009-08-28 / The knowledge of the characteristics and dimensions of wetted bulb is substantially important in the measured of the drip irrigation. Due to the complexity of the physical phenomena involved in the infiltration and redistribution process of water in the soil, develop a mathematical model that simulates the flow of water in the soil is not a very simple task. The objective of this work was developed a mathematical model semi-analytic for predicting dimensions of wetted bulb that it depends on parameters of easy obtaining in the field, just as, the superficial diameter of the wetted bulb. The model allows the simulation of the format and dimensions of the wetted bulb for three different forms: when the diameter of the bulb is given in two depths of easy obtaining in the field, that is, in the surface of the soil and in the depth of 10 cm; starting from the superficial diameter and standards existent for the maximum depth in agreement with the texture of the soil; starting from the surfaces of answers. The mathematical model was obtained by numeric simulation of the equations that govern the flow of water in the soil, originating like this, semi-analytic solution for the formation of the wetted bulb. The model was validate, starting from field data of a soil with medium texture after compared with the simulate data. The accomplished comparisons demonstrate that the proposed model predicting the dimensions of the wetted bulb satisfactorily and it can be used as auxiliary tool in the measurement of the drip irrigation. / O conhecimento das características do bulbo molhado é substancialmente importante para o dimensionamento da irrigação por gotejamento. Devido à complexidade dos fenômenos físicos envolvidos no processo de infiltração e redistribuição de água no solo, desenvolver um modelo matemático que simule o fluxo de água no solo é uma tarefa não muito simples. O objetivo desse trabalho é desenvolver um modelo matemático semi-analítico para estimar as dimensões do bulbo molhado que depende de parâmetros de fácil obtenção no campo, tal como o diâmetro superficial do bulbo molhado. O modelo permite a simulação do formato e as dimensões do bulbo molhado por três formas diferentes: quando é dado o diâmetro do bulbo em duas profundidades de fácil obtenção no campo, isto é, na superfície do solo e na profundidade de 10 cm; a partir do diâmetro superficial e padrões existentes para a profundidade máxima de acordo com a textura do solo; a partir das superfícies de respostas. O modelo matemático foi obtido por simulação numérica das equações que governam o fluxo de água no solo, originando assim, solução semi-analítica para a formação do bulbo molhado. O modelo foi validado, a partir de dados de campo de um solo com textura média e, em seguida comparados com os dados simulados. As comparações realizadas demonstram que o modelo proposto estima satisfatoriamente as dimensões do bulbo molhado e pode ser utilizado como ferramenta auxiliar no dimensionamento da irrigação por gotejamento.

Strategies for managing irrigation can lead to better outcomes, such as performance, quality fruit and efficient use of irrigation water. This study aimed to determine the effect of different supplemental irrigation depth and water use efficiency in bell pepper crop, cultivated in open-field and with 50% shading. The experimental was in a randomized block design with four replications, in factorial arrangement. Irrigation treatments were: application of 25, 50, 75 and 100% of evapotranspiration and the control treatment without irrigation. The experimental unit was composed of 2 lines of 5 m long, without embroidery plants. The hybrid used was Arcade, The seedlings were transplanted two months after germination, with a separation of 1 m between line and 0.4 m between plants, 16 November 2013 and 23 November 2014. The irrigation system drip, with spacing of 0.2 m and emitter flow rate of 0.8 L h-1. The frequency of irrigation was daily. The reference evapotranspiration by Penman-Monteith/FAO crop evapotranspiration and the method of dual crop coefficient was calculated. Soil parameters were determined is: chemical analysis, texture, bulk density, field capacity and infiltration rate. The soil water content monitoring was performed with a time domain reflectometer and neutron probe. The parameters evaluated were: yield, plant height, stem diameter, leaf area index, chlorophyll index, dry matter and plant root, number of fruit per plant, fruit dry matter, fruit diameter and length. Also, economic analysis on system with and without irrigation was performed. The highest yield was obtained without shade (35.1 t ha-1) with 75% of evapotranspiration and with shade (22.2 t ha-1) with 50% of evapotranspiration. The maximum technical efficiency was obtained with 69.4% and 54.5% evapotranspiration, with and without shade, respectively. With shade, saving of 15% less irrigation water was obtained. The applied irrigation depth ranged from 70.4 to 401.8 mm in the years of study. The efficient use of irrigation water without and with shade was 30 kg m-3 and 20 kg m-3, respectively. The crop coefficient was influenced by precipitation, especially during the initial phase of growth, the values were kcini= 0.71, kcmed= 1.17 and kcfinal= 0.92, higher than those recommended by FAO-56. The without shade treatments resulted in higher values in: growth rate of stem diameter, chlorophyll index, number of fruit per plant. Treatments shade resulted in higher values in: growth rate of plant height; leaf area index; number of leaf per plant; the total plant dry matter; diameter, length and weight of fruits. The lower profitability was without irrigation and higher with the irrigation depth of 75% of evapotranspiration, with internal rate of return of 29 and 84%, respectively. The excess water deficit affects the phenology, yield, plant growth and leaf area development. / Estratégias no manejo de irrigação podem levar a melhores resultados como: o uso eficiente da água, produtividade e qualidade dos frutos. O presente estudo teve como objetivo determinar o efeito de diferentes lâminas de irrigação suplementar e a eficiência do uso da água na cultura do pimentão cultivado em campo aberto e com 50% de sombreamento. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, com quatro repetições em esquema fatorial. Os tratamentos de irrigação consistiram na aplicação de: 25, 50, 75 e 100% da evapotranspiração e a testemunha sem irrigação. A unidade experimental foi formada por 2 linhas de 5 m de comprimento, sem as plantas de bordadura. A cultivar utilizada foi o híbrido Arcade, as mudas foram transplantadas dois meses após a germinação, com o espaçamento entre linha de 1 m e entre plantas de 0,4 m, no dia 16 de novembro de 2013 e 23 de novembro de 2014. O sistema de irrigação foi por gotejamento, com o espaçamento entre emissor de 0,2 m e vazão de 0,8 L h-1. A frequência de irrigação foi diária. A evapotranspiração de referência foi calculada pela equação de Penman-Monteith/FAO e a evapotranspiração da cultura com o método de coeficiente de cultivo duplo. Determinou-se os parâmetros de solo: análise química, textura, densidade do solo, capacidade de campo e taxa de infiltração. O monitoramento do conteúdo da água no solo foi pela reflectometria no domínio do tempo (TDR) e sonda de nêutrons. Avaliaram-se os seguintes parâmetros: rendimento, altura da planta, diâmetro do caule, índice da área foliar, índice de clorofila, matéria seca (da planta, da raiz e do fruto), número de frutos por planta, comprimento e diâmetro do fruto. Também foi realizada a análise econômica com e sem irrigação. O maior rendimento foi obtido sem sombra (35,1 t ha-1) com 75% da evapotranspiração, e com sombra (22,2 t ha-1) com 50% da evapotranspiração. A máxima eficiência técnica foi obtida com 69,4% e 54,5% da evapotranspiração, sem e com sombra, respectivamente. Com sombra ocorreu a economia de 15% da água de irrigação. A lâmina de irrigação aplicada oscilou de 70,4 a 401,8 mm nos anos de estudo. O uso eficiente da água de irrigação encontrado sem e com sombra foram de 30 kg m-3 e 20 kg m-3, respectivamente. O coeficiente de cultura foi influenciado pelas precipitações, durante as fases inicial e de crescimento. Os valores do coeficiente da cultura foram kcini= 0,71, kcmed= 1,17 e kcfinal= 0,92, sendo estes valores maiores que os recomendados pela FAO-56. No tratamento sem sombra resultaram valores maiores em: taxa de crescimento do diâmetro do caule; índice de clorofila e número de frutos por planta. No tratamento com sombra resultaram valores maiores em: taxa de crescimento da altura da planta; índice de área foliar; número de folhas por planta; matéria seca total da planta; diâmetro, comprimento e massa dos frutos. A menor rentabilidade foi sem irrigação e a maior com a lâmina de irrigação de 75% da evapotranspiração, com taxa interna de retorno de 29 e 84%, respectivamente. O déficit e o excesso de água afetaram a fenologia, o rendimento, o crescimento da planta e o desenvolvimento da área foliar.