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

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

Orientadores: Edson Eiji Matsura, Regina Célia de Matos Pires / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:38:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LeonardoNazarioSilvados_D.pdf: 9014714 bytes, checksum: 443fd6aa43099fa45fe1a9d094fc9afb (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A agricultura irrigada é a atividade caracterizada pelo alto consumo de água. Nesse contexto, a utilização de efluente de esgoto tratado (EET) como fonte de água para a irrigação pode ser uma alternativa para substituição de água doce, mas que requer estudos específicos para adoção e uso de forma sustentável. Assim, objetivou-se avaliar os efeitos da aplicação de EET via gotejamento subsuperficial sobre as propriedades físicas do solo (Latossolo Vermelho distroférrico), distribuição da umidade no perfil do solo, desenvolvimento do sistema radicular, a produção de colmos e a qualidade tecnológica do caldo da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.). O experimento foi instalado em Campinas-SP, Brasil, adotando-se delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 2x2x2+1, com cinco repetições. Os fatores estudados foram: duas profundidades de instalação do tubo gotejador (0,2 e 0,4 m); duas qualidades de água (efluente de esgoto tratado ¿ EET, e água de reservatório superficial ¿ ARS); complementação nutricional via fertirrigação (com complementação nutricional ¿ CN, e sem complementação nutricional ¿ SN); e a testemunha sem irrigação. Para avaliação da umidade no perfil do solo foi utilizada a técnica da TDR (Time Domain Reflectometry); para a avaliação radicular foi utilizado o sistema minirhizotron; para determinar os atributos físicos do solo foram utilizadas amostras deformadas e indeformadas; e a produtividade estimada por biometria. O uso de efluente de esgoto tratado como fonte hídrica na irrigação demonstrou ser opção sustentável do ponto de vista agronômico, proporcionando incrementos na produtividade e melhoria na qualidade tecnológica da cana-de-açúcar em relação ao tratamento sem irrigação. A instalação do tubo gotejador a 0,2 m de profundidade disponibilizou água na região de maior desenvolvimento radicular e reduziu as perdas de água por evaporação e por percolação profunda. Os fatores testados não alteraram significativamente os parâmetros sódico-salinos, as propriedades físicas do solo e o comprimento radicular da cana-de-açúcar / Abstract: Irrigated agriculture is characterized by higher water consumption. In this context, the use of treated sewage effluent (TSE) as a water resource for irrigation can be an alternative in replacing freshwater, however it requires specific studies for adoption and as well as for sustainable use. Therefore, this study aimed to evaluate the TSE subsurface drip irrigation effect on a dystrophic Red Latossolo (Oxisol) physical properties, the effect on the moisture distribution in the soil profile, on the root system development, as well as on the yielding and quality of produced sugarcane (Saccharum officinarum L.). The experiment was carried out in Campinas-SP, Brazil, adopting a randomized block design in a 2x2x2+1 factorial, with five replications. Studied factors included: two depths of the dripline (0.2 to 0.4 m); two water qualities (treated sewage effluent ¿ TSE, and surface reservoir water ¿ SRW); nutritional supplementation by fertigation (with nutritional supplementation ¿ NS, and without nutritional supplementation - WNS); and no irrigation (NI). To evaluate the moisture in the soil profile it was used the technique named TDR (Time Domain Reflectometry); to evaluate root development was used the system known as minirhizotron; to determine soil physical properties it was employed disturbed and undisturbed samples; and productivity estimated by biometrics. The use of treated sewage effluent as a water resource for irrigation proved to be a sustainable option through the agronomic point of view, providing productivity increases and improvement of technological quality of sugarcane compared to treatment without irrigation. The installation of the dripline to 0.2 m depth provided of water in the region highest root development and reduced water losses by evaporation and deep percolation. The tested factors did not significantly alter the sodic-saline parameters, the physical properties of soil and root length of sugarcane / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

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O desenvolvimento econômico e o aumento da produtividade agrícola intensificaram o uso de produtos químicos nas lavouras. Quando se pretende quantificar o impacto ambiental de tal uso é necessário empregar modelos que descrevam o fluxo de água e solutos na região não saturada do solo. Para esse fim, um dos parâmetros mais eficazes é conhecer a retenção de água no solo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver funções de pedotransferência (FPTs) que estimassem a partir de análise em redes neurais artificiais (RNAs) a retenção de água nos solos da microbacia hidrográfica do ribeirão Canchim, município de São Carlos, SP. Os atributos físicos, textura (argila, silte e areia), densidade e resistência à penetração dos solos: LVAd, LVe, LVdf e NVef, manejados com e sem cobertura vegetal e sob mata foram determinados com equipamentos não convencionais na Embrapa Instrumentação Agropecuária em São Carlos, SP. Esses parâmetros foram utilizados como variáveis de entrada nas duas redes neurais artificiais. Foram obtidas, ainda, as curvas de retenção de água no solo por meio da câmara de pressão de Richards e da tomografia computadorizada, além da porosidade total e da condutividade hidráulica não saturada. O analisador granulométrico de solos e o penetrômetro associado a TDR possibilitaram a obtenção de um grande número de dados. Os atributos físicos dos solos apresentaram grande variabilidade em função da constituição granulométrica e manejos adotados. As RNAs foram eficientes no desenvolvimento de FPTs capazes de estimar a retenção de água com base em propriedades básicas de solo obtidas em grande número. / Economic development and increasing agricultural productivity have intensified the use of chemical products in farming. The quantification environmental impact of these products requires the use of models that describe the flow of water and solutes in the unsaturated region of the soil. For this purpose, one of the most effective parameters belong to the water retention curve of the soil. The purpose of this work was to develop pedotransfer functions (PTFs) to estimate the retention of water by soils of the hydrographic microbasin of the Canchim river, in the municipality of São Carlos, state of São Paulo, Brazil, based on artificial neural networks (ANNs). The physical attributes, granulometry (clay, silt and sand), density and resistance to penetration of LVAd, LVe, LVdf and NVef soils, managed with and without vegetal cover and under forest, were determined using nonconventional equipment at Embrapa Instrumentação Agropecuária in São Carlos, SP. These parameters were used as input variables for two artificial neural networks. The soils\' water retention curves were also obtained using a Richards pressure chamber and computed tomography, as well as their total porosity and unsaturated hydraulic conductivity. A soil granulometric analyzer and a penetrometer allied to TDR provided a large number of data. The soils\' physical attributes displayed a wide variability as a function of their granulometric constitution and adopted managements. The ANNs were effective in developing PTFs able to estimate the water retention based on the large number of basic soil properties.

A reflectometria no domínio do tempo permite estimar o teor de umidade de um meio através da sua correlação com a constante dielétrica. Uma sonda helicoidal TDR, que pode ser cravada em conjunto outros ensaios de penetração in situ para a estimativa do teor de umidade em diversas profundidades, tem aplicação interessante para a investigação geotécnica do subsolo. No presente trabalho, uma sonda TDR foi adaptada e utilizada em conjunto ao ensaio CPT para caracterização de um perfil de solo arenoso não saturado que ocorre na região de Bauru (SP). A calibração dessa sonda foi feita em laboratório especificamente para esse solo. As equações de calibração que mostraram os melhores resultados foram definidas correlacionando a constante dielétrica, condutividade elétrica aparente e a massa específica seca com o teor de umidade. Com o intuito de melhorar a acurácia na determinação do teor de umidade em campo e eliminar possíveis interferências no registro da onda eletromagnética, foram efetuadas modificações em algumas características do projeto original dessa sonda. Tais modificações consistiram em separar os eletrodos condutores e as partes metálicas da sonda, e eliminar o cabo coaxial de extensão, conectando a sonda diretamente a um cabo coaxial de 12 m de comprimento. Tais mudanças levaram a uma melhoria significativa na determinação do perfil de teor de umidade do local estudado. Os valores de teor de umidade de campo determinados usando o TDR ao longo de 8 m de profundidade foram comparados com os valores de referência obtidos de amostras deformadas retiradas com trado mecânico. O erro médio na estimativa do perfil de teor de umidade gravimétrico utilizando a sonda TDR helicoidal foi de 1.61%, na última campanha de ensaios realizados. Os resultados dessa pesquisa indicam que esta ferramenta é adequada para estimar do perfil de teor de umidade para uso em conjunto com o ensaio CPT. / The time domain reflectometry allows estimating the moisture content of a medium by means of its correlation with the dielectric constant. A coil TDR probe, which can be driven into the ground together with others in situ penetration tests, can be used to estimate the moisture content at different depths. It is an interesting approach for geotechnical site characterization. In this work, a coil TDR probe was adapted and used in combination with the CPT test for the site characterization of an unsaturated sandy soil profile which occurs in the region of Bauru (SP). The probe calibration was performed in laboratory specifically for that soil. The calibration equation, which presented the best results, were defined correlating the dielectric constant, electrical conductivity and dry density with the moisture content. In order to improve the accuracy for determining the water content in the field and to eliminate possible interference on the electromagnetic wave registration, modifications were made in some characteristics of the original design of this probe. Such modifications consisted in separating the conductive electrodes from the metal parts of the probe, and eliminating the coaxial extension cable, connecting the probe directly to a coaxial cable 12 m long. Such changes have led to a significant improvement in the determination of the moisture content profile of the studied site. The moisture content values determined in situ by using the TDR along 8 m depth were compared with reference values obtained from disturbed soil samples collected using mechanical augers. The root mean square error of the gravimetric water content profile using the TDR coil probe was 1.61% in the last test campaign. The results of this research indicate that this tool is suitable to estimate the gravimetric moisture content together with the CPT test.

A reflectometria no domínio do tempo permite estimar o teor de umidade de um meio através da sua correlação com a constante dielétrica. Uma sonda helicoidal TDR, que pode ser cravada em conjunto outros ensaios de penetração in situ para a estimativa do teor de umidade em diversas profundidades, tem aplicação interessante para a investigação geotécnica do subsolo. No presente trabalho, uma sonda TDR foi adaptada e utilizada em conjunto ao ensaio CPT para caracterização de um perfil de solo arenoso não saturado que ocorre na região de Bauru (SP). A calibração dessa sonda foi feita em laboratório especificamente para esse solo. As equações de calibração que mostraram os melhores resultados foram definidas correlacionando a constante dielétrica, condutividade elétrica aparente e a massa específica seca com o teor de umidade. Com o intuito de melhorar a acurácia na determinação do teor de umidade em campo e eliminar possíveis interferências no registro da onda eletromagnética, foram efetuadas modificações em algumas características do projeto original dessa sonda. Tais modificações consistiram em separar os eletrodos condutores e as partes metálicas da sonda, e eliminar o cabo coaxial de extensão, conectando a sonda diretamente a um cabo coaxial de 12 m de comprimento. Tais mudanças levaram a uma melhoria significativa na determinação do perfil de teor de umidade do local estudado. Os valores de teor de umidade de campo determinados usando o TDR ao longo de 8 m de profundidade foram comparados com os valores de referência obtidos de amostras deformadas retiradas com trado mecânico. O erro médio na estimativa do perfil de teor de umidade gravimétrico utilizando a sonda TDR helicoidal foi de 1.61%, na última campanha de ensaios realizados. Os resultados dessa pesquisa indicam que esta ferramenta é adequada para estimar do perfil de teor de umidade para uso em conjunto com o ensaio CPT. / The time domain reflectometry allows estimating the moisture content of a medium by means of its correlation with the dielectric constant. A coil TDR probe, which can be driven into the ground together with others in situ penetration tests, can be used to estimate the moisture content at different depths. It is an interesting approach for geotechnical site characterization. In this work, a coil TDR probe was adapted and used in combination with the CPT test for the site characterization of an unsaturated sandy soil profile which occurs in the region of Bauru (SP). The probe calibration was performed in laboratory specifically for that soil. The calibration equation, which presented the best results, were defined correlating the dielectric constant, electrical conductivity and dry density with the moisture content. In order to improve the accuracy for determining the water content in the field and to eliminate possible interference on the electromagnetic wave registration, modifications were made in some characteristics of the original design of this probe. Such modifications consisted in separating the conductive electrodes from the metal parts of the probe, and eliminating the coaxial extension cable, connecting the probe directly to a coaxial cable 12 m long. Such changes have led to a significant improvement in the determination of the moisture content profile of the studied site. The moisture content values determined in situ by using the TDR along 8 m depth were compared with reference values obtained from disturbed soil samples collected using mechanical augers. The root mean square error of the gravimetric water content profile using the TDR coil probe was 1.61% in the last test campaign. The results of this research indicate that this tool is suitable to estimate the gravimetric moisture content together with the CPT test.

O desenvolvimento econômico e o aumento da produtividade agrícola intensificaram o uso de produtos químicos nas lavouras. Quando se pretende quantificar o impacto ambiental de tal uso é necessário empregar modelos que descrevam o fluxo de água e solutos na região não saturada do solo. Para esse fim, um dos parâmetros mais eficazes é conhecer a retenção de água no solo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver funções de pedotransferência (FPTs) que estimassem a partir de análise em redes neurais artificiais (RNAs) a retenção de água nos solos da microbacia hidrográfica do ribeirão Canchim, município de São Carlos, SP. Os atributos físicos, textura (argila, silte e areia), densidade e resistência à penetração dos solos: LVAd, LVe, LVdf e NVef, manejados com e sem cobertura vegetal e sob mata foram determinados com equipamentos não convencionais na Embrapa Instrumentação Agropecuária em São Carlos, SP. Esses parâmetros foram utilizados como variáveis de entrada nas duas redes neurais artificiais. Foram obtidas, ainda, as curvas de retenção de água no solo por meio da câmara de pressão de Richards e da tomografia computadorizada, além da porosidade total e da condutividade hidráulica não saturada. O analisador granulométrico de solos e o penetrômetro associado a TDR possibilitaram a obtenção de um grande número de dados. Os atributos físicos dos solos apresentaram grande variabilidade em função da constituição granulométrica e manejos adotados. As RNAs foram eficientes no desenvolvimento de FPTs capazes de estimar a retenção de água com base em propriedades básicas de solo obtidas em grande número. / Economic development and increasing agricultural productivity have intensified the use of chemical products in farming. The quantification environmental impact of these products requires the use of models that describe the flow of water and solutes in the unsaturated region of the soil. For this purpose, one of the most effective parameters belong to the water retention curve of the soil. The purpose of this work was to develop pedotransfer functions (PTFs) to estimate the retention of water by soils of the hydrographic microbasin of the Canchim river, in the municipality of São Carlos, state of São Paulo, Brazil, based on artificial neural networks (ANNs). The physical attributes, granulometry (clay, silt and sand), density and resistance to penetration of LVAd, LVe, LVdf and NVef soils, managed with and without vegetal cover and under forest, were determined using nonconventional equipment at Embrapa Instrumentação Agropecuária in São Carlos, SP. These parameters were used as input variables for two artificial neural networks. The soils\' water retention curves were also obtained using a Richards pressure chamber and computed tomography, as well as their total porosity and unsaturated hydraulic conductivity. A soil granulometric analyzer and a penetrometer allied to TDR provided a large number of data. The soils\' physical attributes displayed a wide variability as a function of their granulometric constitution and adopted managements. The ANNs were effective in developing PTFs able to estimate the water retention based on the large number of basic soil properties.