Esse estudo tem como hipótese que a variação sazonal da fotossíntese de laranjeira ‘Valência’ está relacionada a fatores ambientais e endógenos. A menor atividade fotossintética durante os meses frios e secos está possivelmente associada à baixa temperatura e ao acúmulo de reservas, podendo ocorrer mesmo em condições de boa disponibilidade hídrica. A alta atividade fotossintética durante os meses quentes e chuvosos é possivelmente induzida pela maior disponibilidade de recursos naturais (água, energia solar e temperatura) e maior demanda por carboidratos, haja vista que nessa ocasião ocorre fluxo vegetativo intenso. O objetivo foi testar a hipótese acima, avaliando a variação anual de algumas características fisiológicas relacionadas à fotossíntese (trocas gasosas, fluorescência da clorofila, potencial de água no ramo e conteúdo foliar de carboidratos) de laranjeiras ‘Valência’ em condições de campo, em Cordeirópolis (SP). A influência da baixa disponibilidade hídrica sazonal foi verificada comparando-se plantas em condições naturais com plantas sob irrigação. A produção e algumas características biométricas foram avaliadas. A maior atividade fotossintética de laranjeiras ‘Valência’ ocorre durante a primavera, sendo induzida pelo aumento da temperatura e disponibilidade hídrica, enquanto que a menor fotossíntese ocorre durante o inverno, quando há baixa temperatura e deficiência hídrica. Durante o inverno, a menor fotossíntese não é associada ao conteúdo total de reservas foliares. Os valores máximos de assimilação de CO2 são observados na primavera, quando as condições ambientais são intermediárias entre o verão e o inverno e há fluxos vegetativo e reprodutivo nas laranjeiras. A alta demanda de carboidratos por esses drenos causa decréscimos no conteúdo de reservas foliares entre outubro e novembro, possivelmente estimulando a fotossíntese na primavera. Embora a fotossíntese das plantas no verão seja maior que no inverno, a atividade fotossintética não alcança valores próximos aos da primavera por limitações de origem bioquímica e estomática. A menor atividade bioquímica é induzida pela maior temperatura do ar em relação à primavera, em especial durante o período vespertino, enquanto que a limitação de origem estomática é causada pela alta demanda evaporativa do ar no verão. Durante o período quente e chuvoso, a atividade fotoquímica se ajusta às condições ambientais e não limita a fixação de carbono. A menor atividade fotossintética durante o inverno é ocasionada pela menor condutância estomática, devida à baixa temperatura do ar e solo. A ocorrência de deficiência hídrica no inverno causa redução do potencial de água nos ramos, diminuindo ainda mais a condutância estomática. No inverno, há limitação bioquímica da fotossíntese devida à baixa temperatura do ar, indicada pela redução da eficiência instantânea de carboxilação. Em relação ao metabolismo fotoquímico, não há indícios de limitação da fotossíntese. / This study has as hypothesis that the seasonal variation of photosynthesis in ‘Valencia’ sweet orange plant is related to environmental and endogenous factors. The lower photosynthetic activity during cold and dry months is possibly associated to low temperature and accumulation of leaf reserves, occurring even in well-watered plants.The higher photosynthetic activity during warm and rainy months is probably induced by higher availability of natural resources (water, sunlight and temperature) and by carbohydrate demand, since there is intense vegetative flush during this period. The objective was to test the above hyphotesis, evaluating the annual variation of some physiological characteristics related to photosynthesis (gas exchange, chlorophyll fluorescence, stem water potential and leaf carbohydrate content) of ‘Valencia’ sweet orange plants under field conditions, in Cordeirópolis (SP). The influence of low seasonal water availability was verified by comparing plants under natural with irrigated plants. Fruit production and some biometric characteristics were evaluated. The highest photosynthetic activity in ‘Valencia’ sweet orange plants occurred in spring, being induced by increase of temperature and water availability, while the lowest photosynthesis occurred in winter, when there is low temperature and water deficiency. During the winter, the lowest photosynthesis is not associated to the total reserve content in leaves. The maximum CO2 assimilation values are observed in spring, when environmental conditions are intermediate between summer and winter and there are vegetative and reproductive flushes in sweet orange plants. The high demand for carbohydrates in those sinks causes reduction in leaf reserve contents between october and november, probably estimulating the photosynthesis in spring. Although the photosynthesis in summer is higher than in winter, the photosynthetic activity does not reach values close to ones observed in spring due to biochemical and stomatal limitations. The low biochemical activity is induced by higher air temperature when compared to spring, mainly during afternoon, while the stomatal limitation is caused by the high air evaporative demand in summer. During the warm and wet period, the photochemical activity adjusts itself to environmental conditions and does not limit the carbon fixation. The low photosynthetic activity during winter is caused by low stomatal conductance as a consequence of low air and soil temperature. The occurrence of water deficiency in winter causes reduction of stem water potential, which is an additional factor leading to reduced stomatal conductance. In winter, there is biochemical limitation of photosynthesis due to low air temperature, as indicated by reduced instantaneous carboxylation efficiency. Regarding the photochemical metabolism, there are not signs of limitation to photosynthesis.

Esse estudo tem como hipótese que a variação sazonal da fotossíntese de laranjeira ‘Valência’ está relacionada a fatores ambientais e endógenos. A menor atividade fotossintética durante os meses frios e secos está possivelmente associada à baixa temperatura e ao acúmulo de reservas, podendo ocorrer mesmo em condições de boa disponibilidade hídrica. A alta atividade fotossintética durante os meses quentes e chuvosos é possivelmente induzida pela maior disponibilidade de recursos naturais (água, energia solar e temperatura) e maior demanda por carboidratos, haja vista que nessa ocasião ocorre fluxo vegetativo intenso. O objetivo foi testar a hipótese acima, avaliando a variação anual de algumas características fisiológicas relacionadas à fotossíntese (trocas gasosas, fluorescência da clorofila, potencial de água no ramo e conteúdo foliar de carboidratos) de laranjeiras ‘Valência’ em condições de campo, em Cordeirópolis (SP). A influência da baixa disponibilidade hídrica sazonal foi verificada comparando-se plantas em condições naturais com plantas sob irrigação. A produção e algumas características biométricas foram avaliadas. A maior atividade fotossintética de laranjeiras ‘Valência’ ocorre durante a primavera, sendo induzida pelo aumento da temperatura e disponibilidade hídrica, enquanto que a menor fotossíntese ocorre durante o inverno, quando há baixa temperatura e deficiência hídrica. Durante o inverno, a menor fotossíntese não é associada ao conteúdo total de reservas foliares. Os valores máximos de assimilação de CO2 são observados na primavera, quando as condições ambientais são intermediárias entre o verão e o inverno e há fluxos vegetativo e reprodutivo nas laranjeiras. A alta demanda de carboidratos por esses drenos causa decréscimos no conteúdo de reservas foliares entre outubro e novembro, possivelmente estimulando a fotossíntese na primavera. Embora a fotossíntese das plantas no verão seja maior que no inverno, a atividade fotossintética não alcança valores próximos aos da primavera por limitações de origem bioquímica e estomática. A menor atividade bioquímica é induzida pela maior temperatura do ar em relação à primavera, em especial durante o período vespertino, enquanto que a limitação de origem estomática é causada pela alta demanda evaporativa do ar no verão. Durante o período quente e chuvoso, a atividade fotoquímica se ajusta às condições ambientais e não limita a fixação de carbono. A menor atividade fotossintética durante o inverno é ocasionada pela menor condutância estomática, devida à baixa temperatura do ar e solo. A ocorrência de deficiência hídrica no inverno causa redução do potencial de água nos ramos, diminuindo ainda mais a condutância estomática. No inverno, há limitação bioquímica da fotossíntese devida à baixa temperatura do ar, indicada pela redução da eficiência instantânea de carboxilação. Em relação ao metabolismo fotoquímico, não há indícios de limitação da fotossíntese. / This study has as hypothesis that the seasonal variation of photosynthesis in ‘Valencia’ sweet orange plant is related to environmental and endogenous factors. The lower photosynthetic activity during cold and dry months is possibly associated to low temperature and accumulation of leaf reserves, occurring even in well-watered plants.The higher photosynthetic activity during warm and rainy months is probably induced by higher availability of natural resources (water, sunlight and temperature) and by carbohydrate demand, since there is intense vegetative flush during this period. The objective was to test the above hyphotesis, evaluating the annual variation of some physiological characteristics related to photosynthesis (gas exchange, chlorophyll fluorescence, stem water potential and leaf carbohydrate content) of ‘Valencia’ sweet orange plants under field conditions, in Cordeirópolis (SP). The influence of low seasonal water availability was verified by comparing plants under natural with irrigated plants. Fruit production and some biometric characteristics were evaluated. The highest photosynthetic activity in ‘Valencia’ sweet orange plants occurred in spring, being induced by increase of temperature and water availability, while the lowest photosynthesis occurred in winter, when there is low temperature and water deficiency. During the winter, the lowest photosynthesis is not associated to the total reserve content in leaves. The maximum CO2 assimilation values are observed in spring, when environmental conditions are intermediate between summer and winter and there are vegetative and reproductive flushes in sweet orange plants. The high demand for carbohydrates in those sinks causes reduction in leaf reserve contents between october and november, probably estimulating the photosynthesis in spring. Although the photosynthesis in summer is higher than in winter, the photosynthetic activity does not reach values close to ones observed in spring due to biochemical and stomatal limitations. The low biochemical activity is induced by higher air temperature when compared to spring, mainly during afternoon, while the stomatal limitation is caused by the high air evaporative demand in summer. During the warm and wet period, the photochemical activity adjusts itself to environmental conditions and does not limit the carbon fixation. The low photosynthetic activity during winter is caused by low stomatal conductance as a consequence of low air and soil temperature. The occurrence of water deficiency in winter causes reduction of stem water potential, which is an additional factor leading to reduced stomatal conductance. In winter, there is biochemical limitation of photosynthesis due to low air temperature, as indicated by reduced instantaneous carboxylation efficiency. Regarding the photochemical metabolism, there are not signs of limitation to photosynthesis.

Este trabalho teve como objetivo estudar a influência de diferentes doses e períodos de aplicação de CO2, via água de irrigação por gotejamento, no desenvolvimento e no estado nutricional da alface, na produtividade, avaliando também os efeitos na solução e no fluxo de CO2 do solo, no pH da água de irrigação e na concentração na atmosfera. Os experimentos foram realizados em diferentes períodos durante dois anos (1999 e 2000), no Horto do Departamento de Ciências Biológicas da ESALQ/USP, localizado em Piracicaba-SP à latitude de 22º 42' 30' S e longitude de 47º 30' 00'. A primeira etapa constituiu de testes preliminares para determinação da concentração de CO2 que refleti-se em resposta à fotossíntese da cultura da alface. A segunda e a terceira etapa foram representadas por quatro experimentos com a finalidade de testar as doses de CO2, determinadas na primeira etapa, e observar os efeitos provocados pela sua aplicação via água de irrigação na alface, na atmosfera, no solo e na água de irrigação. Nestas etapas os experimentos foram conduzidos sob túneis plásticos, e em delineamento experimental inteiramente casualisado. Os tratamentos foram compostos por diferentes doses de CO2 - 0, 52, 155 e 310 kg ha-1 e distintos períodos de aplicação - TT, T3/4, T1/2, T1/4 referentes, respectivamente, ao total e aos ¾, ½ e ¼ finais do ciclo da cultura. Em um dos experimentos foi aplicado CO2 no ambiente, na dose de 155 kg ha-1. As irrigações foram realizadas diariamente com base na evaporação do tanque classe A, corrigidas pelo coeficiente da cultura e do tanque. O monitoramento do CO2 atmosférico foi realizado nos tratamentos que receberam CO2 via água e via ar. A concentração de 600 micromol de CO2 mol-1 aumentou a fotossíntese da cultura da alface. A aplicação de CO2 via água de irrigação modificou o desenvolvimento das plantas de alface. As doses de 52 e 155 kg ha-1 de CO2 aplicadas via água promoveram aumentos na produtividade para as duas cultivares (Elisa e Verônica), atingindo valores de até 26%, quando comparado à testemunha, de forma diferente à aplicação da dose de 310 kg ha-1 que não proporcionou resposta positiva no desenvolvimento das plantas. As análises do solo mostraram alterações pela aplicação do CO2 através da água, sendo que o íon potássio foi modificado na solução do solo e na parte área da planta, o fluxo de CO2 no solo cresceu com o aumento da dose de CO2 aplicada e o pH do solo mostrou uma tendência ao abaixamento, juntamente com o pH da água da irrigação. A aplicação de CO2 via água não alterou a concentração do CO2 ambiente. Com a aplicação via ar, o aumento do CO2 foi simultâneo à aplicação, retornando ao normal, após finalizada à operação. O período mais adequado para aplicação do CO2, durante o ciclo da cultura, foi verificado no ¼ final do ciclo de cultivo. A análise econômica mostrou a viabilidade da aplicação de CO2 via água de irrigação para a cultura da alface, nas condições em que os experimentos foram conduzidos. / The aim of this work was to evaluate the influence of different CO2 application rates and periods via drip irrigation water on the development and nutritional state of lettuce plants, its productivity, further to the effects on the solution and CO2 flow in the soil, irrigation water pH and on the concentration in the atmosphere. The experiments were carried out in different periods for two years (1999 and 2000), at the Garden of the Biological Sciences Department of ESALQ/USP, in Piracicaba-SP, at 22º 42' 30' S latitude and 47º 30' 00' longitude. The first stage included preliminary tests to determine the CO2 concentration whose response would reflect the photosynthesis of the lettuce crop. The second and third stages were represented by four experiments to test the CO2 rates, determined at the first stage, and to observe the effects provoked by its application via irrigation water on the lettuce crop, on the atmosphere, on the soil and on the irrigation water. At these stages the experiments were conducted under plastic tunnels in a completely randomized block design. The treatments included CO2 rates - 0, 52, 155 and 310 kg ha-1 and distinct application periods - TT, T3/4, T1/2, T1/4 referring to the total and final ¾, ½ and ¼ of the crop cycle, respectively. CO2 was also applied to the environment in one of the experiments at a 155 kg ha-1 rate for comparative analysis with the CO2 applied via irrigation water. The irrigation was daily performed based on a class A evaporation tank, amended by the crop and tank coefficient (Kc and Kp, respectively). The CO2 monitoring was performed in the treatments receiving CO2 via irrigation water and via air. The 600 micromol CO2 mol-1 provided increased photosynthesis in lettuce. The CO2 application via irrigation water modified the development of the lettuce plants. The 52 and 155 kg ha-1 CO2 rates applied via water promoted an increased productivity for both cultivars studied, reaching values of up to 26% in comparison with the control plant, differently from the 310 kg ha-1 application rate, which failed to provide a positive response in the development of the plants. The soil-related analyses showed changes after the CO2 was applied through irrigation water, and the potassium ion was modified in the soil solution and in the aerial part of the plant, the CO2 flow in the soil increased with the higher applied CO2 rate, and the soil pH tended to decrease, together with the irrigation water pH. The application of CO2 via water did not change the concentration of the environmental CO2. With the CO2 application via air the atmospheric CO2 increased simultaneously with the application, returning to the normal concentration when the operation was completed. The most adequate period for CO2 application during the development cycle of the crop was verified at the last quarter of the cultivation cycle. The economical analysis indicated the viability of CO2 application via irrigation water for the lettuce crop under the conditions in which these experiments were conducted.

Este trabalho teve como objetivo estudar a influência de diferentes doses e períodos de aplicação de CO2, via água de irrigação por gotejamento, no desenvolvimento e no estado nutricional da alface, na produtividade, avaliando também os efeitos na solução e no fluxo de CO2 do solo, no pH da água de irrigação e na concentração na atmosfera. Os experimentos foram realizados em diferentes períodos durante dois anos (1999 e 2000), no Horto do Departamento de Ciências Biológicas da ESALQ/USP, localizado em Piracicaba-SP à latitude de 22º 42' 30' S e longitude de 47º 30' 00'. A primeira etapa constituiu de testes preliminares para determinação da concentração de CO2 que refleti-se em resposta à fotossíntese da cultura da alface. A segunda e a terceira etapa foram representadas por quatro experimentos com a finalidade de testar as doses de CO2, determinadas na primeira etapa, e observar os efeitos provocados pela sua aplicação via água de irrigação na alface, na atmosfera, no solo e na água de irrigação. Nestas etapas os experimentos foram conduzidos sob túneis plásticos, e em delineamento experimental inteiramente casualisado. Os tratamentos foram compostos por diferentes doses de CO2 - 0, 52, 155 e 310 kg ha-1 e distintos períodos de aplicação - TT, T3/4, T1/2, T1/4 referentes, respectivamente, ao total e aos ¾, ½ e ¼ finais do ciclo da cultura. Em um dos experimentos foi aplicado CO2 no ambiente, na dose de 155 kg ha-1. As irrigações foram realizadas diariamente com base na evaporação do tanque classe A, corrigidas pelo coeficiente da cultura e do tanque. O monitoramento do CO2 atmosférico foi realizado nos tratamentos que receberam CO2 via água e via ar. A concentração de 600 micromol de CO2 mol-1 aumentou a fotossíntese da cultura da alface. A aplicação de CO2 via água de irrigação modificou o desenvolvimento das plantas de alface. As doses de 52 e 155 kg ha-1 de CO2 aplicadas via água promoveram aumentos na produtividade para as duas cultivares (Elisa e Verônica), atingindo valores de até 26%, quando comparado à testemunha, de forma diferente à aplicação da dose de 310 kg ha-1 que não proporcionou resposta positiva no desenvolvimento das plantas. As análises do solo mostraram alterações pela aplicação do CO2 através da água, sendo que o íon potássio foi modificado na solução do solo e na parte área da planta, o fluxo de CO2 no solo cresceu com o aumento da dose de CO2 aplicada e o pH do solo mostrou uma tendência ao abaixamento, juntamente com o pH da água da irrigação. A aplicação de CO2 via água não alterou a concentração do CO2 ambiente. Com a aplicação via ar, o aumento do CO2 foi simultâneo à aplicação, retornando ao normal, após finalizada à operação. O período mais adequado para aplicação do CO2, durante o ciclo da cultura, foi verificado no ¼ final do ciclo de cultivo. A análise econômica mostrou a viabilidade da aplicação de CO2 via água de irrigação para a cultura da alface, nas condições em que os experimentos foram conduzidos. / The aim of this work was to evaluate the influence of different CO2 application rates and periods via drip irrigation water on the development and nutritional state of lettuce plants, its productivity, further to the effects on the solution and CO2 flow in the soil, irrigation water pH and on the concentration in the atmosphere. The experiments were carried out in different periods for two years (1999 and 2000), at the Garden of the Biological Sciences Department of ESALQ/USP, in Piracicaba-SP, at 22º 42' 30' S latitude and 47º 30' 00' longitude. The first stage included preliminary tests to determine the CO2 concentration whose response would reflect the photosynthesis of the lettuce crop. The second and third stages were represented by four experiments to test the CO2 rates, determined at the first stage, and to observe the effects provoked by its application via irrigation water on the lettuce crop, on the atmosphere, on the soil and on the irrigation water. At these stages the experiments were conducted under plastic tunnels in a completely randomized block design. The treatments included CO2 rates - 0, 52, 155 and 310 kg ha-1 and distinct application periods - TT, T3/4, T1/2, T1/4 referring to the total and final ¾, ½ and ¼ of the crop cycle, respectively. CO2 was also applied to the environment in one of the experiments at a 155 kg ha-1 rate for comparative analysis with the CO2 applied via irrigation water. The irrigation was daily performed based on a class A evaporation tank, amended by the crop and tank coefficient (Kc and Kp, respectively). The CO2 monitoring was performed in the treatments receiving CO2 via irrigation water and via air. The 600 micromol CO2 mol-1 provided increased photosynthesis in lettuce. The CO2 application via irrigation water modified the development of the lettuce plants. The 52 and 155 kg ha-1 CO2 rates applied via water promoted an increased productivity for both cultivars studied, reaching values of up to 26% in comparison with the control plant, differently from the 310 kg ha-1 application rate, which failed to provide a positive response in the development of the plants. The soil-related analyses showed changes after the CO2 was applied through irrigation water, and the potassium ion was modified in the soil solution and in the aerial part of the plant, the CO2 flow in the soil increased with the higher applied CO2 rate, and the soil pH tended to decrease, together with the irrigation water pH. The application of CO2 via water did not change the concentration of the environmental CO2. With the CO2 application via air the atmospheric CO2 increased simultaneously with the application, returning to the normal concentration when the operation was completed. The most adequate period for CO2 application during the development cycle of the crop was verified at the last quarter of the cultivation cycle. The economical analysis indicated the viability of CO2 application via irrigation water for the lettuce crop under the conditions in which these experiments were conducted.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Exchanges of water in the soil-plant-atmosphere are controlled by physical-hydric soils, which in turn are highly variable in space and very sensitive to the use and soil management, especially in an agroecosystem. Precipitation, runoff, soil water storage and exchange of water vapor between the surface-atmosphere obtained from the eddy covariance and hydro-physical properties of soil were analyzed during the growing season (2009/2010) for no-till systems (NT) and conventional tillage (PC) in the cycle of soybean, in Cruz Alta, northwest of Rio Grande do Sul (RS). Most models that describe the interaction biosphere - atmosphere in agroecosystems has not efficiently represent physical differences for different soil management. In this sense, the study also will examine the response of the dynamic exchanges of water in the Agro-IBIS model when the soil physical properties in a system of management of PD (without revolution planting soil) and PC (with planting soil Revolution) are implemented. For this purpose, are used to soil properties of a long-term experiment in southern Brazil 2009/2010. Moreover, mathematical adjustments in leaf area index (LAI) is suggested to better represent the stage of leaf senescence. The results of the dynamics of soil water and evapotranspiration in the Agro-IBIS model for soybeans, when the implementation of soil properties and setting the IAF are compared with experimental data and with a simulation in which the soil property are described through the global database. The model represents satisfactorily the dynamics of soil water and evapotranspiration for both management systems, especially for wet periods. The results presented for the conventional management system are best correlated with the simulations, when the physical properties of this system are implemented and leaf senescence is corrected. Of the major changes that have been added, such as setting physical properties of soil, definition of the retention curve coefficients, and phenology of the crop, the main one was the consideration of a new factor of decline in leaf area index during senescence which greatly reduced the error in water balance components of the surface of soybean. / As trocas de água no sistema solo-planta-atmosfera são controladas pelas características físico-hídricas dos solos, que por sua vez são altamente variáveis no espaço e muito sensíveis ao uso e manejo do solo, principalmente em um agroecossistema. Precipitação, escoamento, armazenamento de água do solo e trocas de vapor de água entre superfície-atmosfera obtido a partir da covariância turbulenta e propriedades físico-hídricas do solo foram analisados durante a estação de cultivo (2009/2010) para os sistemas de plantio direto (PD) e plantio convencional (PC) no ciclo da cultura da soja, no município de Cruz Alta, região noroeste do Rio Grande do Sul (RS). A maioria dos modelos que descrevem a interação biosfera - atmosfera em agroecossistemas ainda não representam de forma eficiente às diferenças físicas para diferentes manejos do solo. Neste sentido, o estudo, também analisará a resposta da dinâmica das trocas de água no modelo Agro-IBIS quando as propriedades físicas do solo em um sistema de manejo de PD (plantio sem revolução do solo) e PC (plantio com revolução do solo) são implementadas. Para tanto, são usados às propriedades do solo de um experimento de longo prazo no sul do Brasil 2009/2010. Além disso, ajustes matemáticos no índice de área foliar (IAF) são sugeridos para melhor representar o estágio de senescência foliar. Os resultados da dinâmica da água no solo e evapotranspiração no modelo Agro-IBIS para a soja, quando da implementação das propriedades do solo e do ajuste no IAF são comparados com os dados experimentais e com uma simulação em que as propriedade do solo são descritas através do banco de dados globais. O modelo representa satisfatoriamente a dinâmica da água no solo e evapotranspiração para ambos os sistemas de manejo, especialmente para períodos úmidos. Os resultados apresentados para o sistema de manejo convencional estão melhores correlacionados com as simulações, quando as propriedades físicas deste sistema são implementadas e a senescência foliar é corrigida. Das principais mudanças que foram adicionadas, tais como o ajuste de propriedades físicas do solo, definição de coeficientes da curva de retenção, e fenologia da cultura, a principal foi à consideração de um novo fator de declínio do índice de área foliar na fase de senescência que reduziu sobremaneira o erro nas componentes do balanço de água da superfície de soja.