A irrigação quando bem manejada, pode minimizar os riscos econômicos da atividade sucroalcooleira, particularmente em safras com presença de instabilidade climática onde a restrição hídrica, promovida pela diminuição no volume de chuvas, pode reduzir a produtividade dos canaviais. Dentre as ferramentas disponíveis para a gestão eficiente da água na agricultura irrigada, a técnica de irrigação sob déficit pode se tornar uma escolha acertada para a cana-de-açúcar, desde que sejam identificadas as fases fenológicas e épocas de cultivo onde a limitação da oferta de água não implique em reduções antieconômicas no rendimento da cultura. Diante disso, a hipótese que norteia essa pesquisa, é a de que existe uma estratégia de irrigação sob déficit, que associada a uma variedade com características específicas, possibilite a expressão de indicadores de produtividade tão satisfatórios quanto os obtidos em condições de irrigação plena. Nessa linha, os objetivos da pesquisa envolveram o estudo da dinâmica foliar, acúmulo e particionamento de biomassa e ainda, índices de produtividade da água para biomassa, açúcar e etanol de 1ª e 2ª geração de oito variedade de cana-de-açúcar, submetidas a diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo em dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca). A pesquisa foi realizada na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", em Piracicaba/SP, onde foram estudados os dois primeiros ciclos de cultivo da cana-de-açúcar, sendo estes abordados nesta tese como Experimento 1 (cana-planta) e Experimento 2 (cana-soca). O delineamento experimental adotado para ambos os ciclos foi o de blocos casualizados, com três blocos completos. Os tratamentos foram compostos por três fatores em esquema de parcelas sub-subdivididas. Estas parcelas foram formadas por duas plantas (touceiras) alocadas em um vaso com aproximadamente 330 litros de solo. No Experimento 1, foram estudados três fatores, sendo o primeiro e segundo com quatro níveis e o terceiro com oito (4x4x8), totalizando assim 128 tratamentos, sendo eles: quatro níveis de irrigação ao longo do ciclo (125, 100, 75 e 50% da ETc); oito variedades comerciais de cana-de-açúcar e quatro procedimentos de maturação, impostos por meio de variações na intensidade do déficit hídrico aplicado. Para o Experimento 2, substitui-se o fator Maturação por Épocas de Corte, o qual consistiu em colheitas de um quarto do experimento a cada 90 dias. Os resultados encontrados apontaram que a área foliar responde positivamente a maior disponibilidade hídrica no solo, tendo sido verificado uma relação proporcional entre estes. Quanto ao acúmulo de biomassa, verificou-se que para as oito variedades estudadas houve incremento de biomassa a medida em que se aumentou o volume de água disponibilizado às variedades. No tocante ao particionamento, as folhas foram os drenos principais de fotoassimilados da planta até os 100 dias de cultivo, sendo que após este período, os colmos ocuparam o lugar de dreno preferencial. Os indicadores de produtividade da água apresentaram diferenças significativas para o fator lâmina, o que indica a existência de cultivares de cana-de-açúcar mais eficientes no uso da água. Por fim, observou-se que a produtividade da água para etanol total apresentou valores expressivos, com média para essa variável igual a 1,81 L m-3, o que denota o potencial de rendimento de etanol (1G + 2G) a partir da cana-de-açúcar quando é adotado o aproveitamento integral das plantas. / Irrigation when managed, can minimize the economic risks of sugarcane activity, particularly in crops with the presence of climatic instability where water restriction, promoted by the decrease in rainfall, can reduce the productivity of sugarcane fields. Among the tools available to effectively irrigation manage, under deficit irrigation technique can become a right choice for sugarcane, provided they are investigated phenological stages and growing seasons where the limitation of the supply of water does not lead to uneconomical reductions in crop yield. Therefore, the hypothesis that guides this work is that there is a strategy of deficit irrigation, which associated with a cultivar with specific characteristics, enables the expression of productivity indicators as satisfactory as those obtained in full irrigation conditions. In this context, the objectives of this research involves the study of leaf dynamics, biomass accumulation and partitioning and also the water productivity indices for biomass, sugar and ethanol from 1st and 2nd generation of eight variety of sugarcane, subject to different conditions of soil water availability in two crop cycles (cane plant and ratoon crop). The research was conducted at the College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", Piracicaba-SP, Brazil. The research was conducted in the first two cycles of cultivation of sugarcane, which are named in this thesis as Experiment 1 (plant crop) and Experiment 2 (ratoon crop). The experimental design adopted for both cycles was blocks randomized, with three complete blocks. The treatments were three factors in scheme of sub-split plot. These plots were formed by two plants (clumps) placed in a pot with about 330 liters of soil. In Experiment 1, three factors were studied, the first and second with four levels and the third with eight (4x4x8), totalizing 128 treatments, as follows: four levels of irrigation throughout the cycle (125, 100, 75 and 50% ETc); eight commercial varieties of sugarcane and four maturity procedures imposed by means of variations in the intensity of water deficit applied. For Experiment 2, the maturation factor was replace for Seasons Court, which consisted in harvests of a quarter of the experiment every 90 days. The results showed that the leaf area responds positively to greater soil water availability, having been verified a proportional relationship between these variables. For the biomass accumulation, it was found, for the eight varieties studied, an increment of biomass while was increase the volume of water available for the varieties. Regarding the partitioning, the leaves were the preferred structures of the plant until the 100 days of cultivation, and after this period, the stems took the place of preferred drain. Water productivity indicators showed significant differences for the irrigation depth factor, which indicates the existence of sugarcane cultivars water use more efficient. Finally, it was observed that the total water productivity to ethanol showed significant values, with a mean for that variable equal to 1.81 L m-3, which shows the ethanol yield potential (1G + 2G) from sugarcane when it adopted the overall use of plants.

Fatores ambientais adversos, dos quais o déficit hídrico constitui a restrição mais severa à agricultura, representam cerca de 70% das perdas de produtividade em todo o mundo. A irrigação da cana-de-açúcar é hoje, uma das principais alternativas tecnológicas para o aumento da produtividade do setor sucroenergético, melhorando não só a eficiência no campo como, também, reduzindo a ociosidade industrial das usinas. Contudo, havendo-se disponibilidade hídrica para irrigação, implica-se na necessidade de outorga de direito de uso para captação. A outorga é um dos seis instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei Federal nº 9.433, de 08 de janeiro de 1997). Esse instrumento tem como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso aos recursos hídricos. O cálculo das vazões mensais de outorga para captação em corpos hídricos de domínio federal é atualmente obtido através de dados estimados de precipitação pluvial efetiva provável e evapotranspiração de referência do local, fornecidos pela Agência Nacional de Águas (ANA), de parâmetros da cultura (época de plantio e coeficientes de cultura - kc), área irrigada e eficiência da irrigação, fornecidos pelo requerente da outorga. Assim, como hipótese primária deste estudo de que a metodologia de cálculo das vazões mensais de outorga proposta pela ANA não fornece segurança operacional para grandes empreendimentos, uma vez que esta não possui um caráter probabilístico adequado, que leve em consideração as variações anuais de precipitação pluvial e evapotranspiração e, ainda, como hipótese secundária de que na determinação das vazões através da metodologia recomendada pela FAO (CROPWAT 8.0) ocorram vulnerabilidades diante dos critérios de escolha dos anos representativos (anos secos, médios e úmidos), ambas podendo restringir as vazões de captação. Este trabalho teve como objetivo comparar tais metodologias com um estudo de caso mais detalhado, levando-se em consideração a variabilidade temporal destas estimativas (séries históricas), bem como, buscando-se determinar a influência do critério de irrigação e dos níveis de probabilidade de ocorrência da evapotranspiração de referência (ETo) e precipitação (PPT) na determinação das vazões mensais de outorga para irrigação de cana-de-açúcar. Evidenciou-se que, durante o período compreendido entre os meses de abril a setembro (período \"seco\"), a metodologia de cálculo proposta pela ANA atendeu as necessidades de projeto. Contudo, no período onde se concentram as precipitações pluviais (outubro a março), esta tendeu a subestimar os valores mensais das vazões outorgáveis, uma vez que não dispõe de um critério adequado que considere as variações anuais deste elemento meteorológico, limitando a outorga a uma condição média provável. Entretanto, diante da morosidade da análise de séries históricas, ano-a-ano, é compreensível que se busque facilitar estas estimativas. Assim, a metodologia proposta pela FAO (simulações de anos com diferentes probabilidades teóricas de valores \"atingíveis\" de PPT acumulada anual), bem como, a metodologia alternativa proposta neste estudo (PPT acumulada no período seco) aproximaram-se ou, até mesmo, superam a condição \"ideal\", porém, devido à determinação destes anos não levar em consideração a distribuição dos acumulados (dentro do período considerado), a metodologia apresentou limitações. / The adverse environmental factors, of which drought is the most severe agriculture limitation, account for about 70% of yield losses worldwide. The irrigation of sugarcane is today one of the main technological alternatives to increase the productivity, improving not only the field efficiency but also reducing the idleness of industrial plants. However, having up water availability for irrigation implies on the need of water rights for its catchment. The water right is one of six instruments of the Brazilian National Water Resources Policy (Federal Law nº 9.433, January 08, 1997). This instrument aims to ensure the quantitative and qualitative control of water use and the effective exercise of the access rights to water resources. The calculation of the monthly flows to water rights for catchment in rivers of federal domain is currently obtained through estimated local data of probable effective rainfall and reference evapotranspiration, provided by the National Water Agency (ANA), crop parameters (time planting and crop coefficients - kc), irrigated area and irrigation efficiency, in turn provided by the claimant of water right. Thus, as the primary hypothesis of this study that the calculation methodology of monthly flows of water right proposed by the ANA does not provide operational safety for large enterprises, since it does not have a suitable probabilistic character that takes into account the annual variation of rainfall and evapotranspiration, and also, as a secondary hypothesis that in determining the water rights flows through the methodology proposed by FAO (CROPWAT 8.0) is subject to vulnerabilities on the selecting criteria for the representative years (dry, average and wet year), both methodologies may be restricted the flow of catchment. This study aimed to compare these methodologies with a more detailed study of case, that takes into account the temporal variability of these estimates (time series), seeking to determine the influence of irrigation criterion and probability levels of occurrence of the reference evapotranspiration (ETo) and precipitation (PPT) in the determination of monthly flows rate of water right applied to sugarcane irrigation practices. It was evident that during the period between the months from April to September (\"dry\" period), the calculation methodology proposed by ANA supplied the project requirements. However, the period which are concentrated rainfall (October to March), this tended to underestimate the monthly values of water rights flows rate, as it does not provide an appropriate criterion to consider the annual weather variations of this element, limiting the water rights to an average probable condition. Though, given the difficulty of working with data time series analysis, year-on-year, it is understandable the use of simplified methodologies that facilitate these estimatives. Thus, the methodology proposed by FAO (years simulations with different theoretical probability \"attainable\" values of PPT annual accumulated), as well as the alternative method proposed in this study (PPT accumulated in dry period) approached or even exceeded the \"ideal\" condition, however, the determination of these years did not take into account the distribution of rainfall accumulated (within the period considered) an thus, the methodology presented limitations.

There is a growing societal concern about excessive water and fertilizer use in agricultural systems. High water productivity while maintaining high crop yields can be achieved with appropriate irrigation scheduling. Moreover, freshwater pollution through nitrogen (N) leaching due to the widespread use of N fertilizers demands for an efficient N fertilization management. However, sustainable crop management requires good knowledge of soil water and N dynamics as well as of crop water and N demand. Crop growth models, which describe physical and physiological processes of crop growth as well as water and matter transport, are considered as powerful tools to assist in the optimization of irrigation and fertilization management. It is of a general nature that the reliability of simulation based predictions depends on the quality and quantity of the data used for model calibration and validation which can be obtained e.g. in field experiments. A lack of data or low data quality for model calibration and validation may cause low performance and large uncertainties in simulation results. The large number of model parameters to be calibrated requires appropriate calibration methods and a sequential calibration strategy. Moreover, a simulation based planning of the field design saves costs and expenditure while supporting maximal outcomes of experiments. An adjustment of crop growth modeling and experiments is required for model improvement and development to reliably predict crop growth and to generalize predicted results. In this research study, a new approach for simulation based optimal experimental design was developed aiming to integrate simulation models, experiments, and optimization methods in one framework for optimal and sustainable irrigation and N fertilization management. The approach is composed of three steps: 1. The preprocessing consists of the calibration and validation of the crop growth model based on existing experimental data, the generation of long time-series of climate data, and the determination of the optimal irrigation control. 2. The implementation comprises the determination and experimental application of the simulation based optimized deficit irrigation and N fertilization schedules and an appropriate experimental data collection. 3. The postprocessing includes the evaluation of the experimental results namely observed yield, water productivity (WP), nitrogen use efficiency (NUE), and economic aspects, as well as a model evaluation. Five main tools were applied within the new approach: an algorithm for inverse model parametrization, a crop growth model for simulating crop growth, water balance and N balance, an optimization algorithm for deficit irrigation and N fertilization scheduling, and a stochastic weather generator. Furthermore, a water flow model was used to determine the optimal irrigation control functions and for simulation based estimation of the optimal field design. The approach was implemented within three case studies presented in this work. The new approach combines crop growth modeling and experiments with stochastic optimization. It contributes to a successful application of crop growth modeling based on an appropriate experimental data collection. The presented model calibration and validation procedure using the collected data facilitates reliable predictions. The stochastic optimization framework for deficit irrigation and N fertilization scheduling proved to be a powerful tool to enhance yield, WP, NUE and profit. / In der heutigen Gesellschaft gibt es zunehmend Bedenken gegenüber übermäßigem Wasser- und Düngereinsatz in der Landwirtschaft. Eine hohe Wasserproduktivität kann jedoch durch geeignete Bewässerungspläne mit hohen landwirtschaftlichen Erträgen in Einklang gebracht werden. Die mit der weitverbreiteten Stickstoffdüngung einhergehende Gewässerbelastung aufgrund von Stickstoffauswaschung erfordert zudem ein effizientes Stickstoffmanagement. Eine entsprechende ressourceneffiziente Landbewirtschaftung bedarf präzise Kenntnisse der Bodenwasser- und Stickstoffdynamiken sowie des Pflanzenwasser- und Stickstoffbedarfs. Als leistungsfähige Werkzeuge zur Unterstützung bei der Optimierung von Bewässerungs-und Düngungsplänen werden Pflanzenwachstumsmodelle eingesetzt, welche die physischen und physiologischen Prozesse des Pflanzenwachstums sowie die physikalischen Prozesse des Wasser- und Stofftransports abbilden. Hierbei hängt die Zuverlässigkeit dieser simulationsbasierten Vorhersagen von der Qualität und Quantität der bei der Modellkalibrierung und -validierung verwendeten Daten ab, welche beispielsweise in Feldversuchen erfasst werden. Fehlende Daten oder Daten mangelhafter Qualität bei der Modellkalibrierung und -validierung führen zu unzuverlässigen Simulationsergebnissen und großen Unsicherheiten bei der Vorhersage. Die große Anzahl an zu kalibrierenden Parametern erfordert zudem geeignete Kalibrierungsmethoden sowie eine sequenzielle Kalibrierungsstrategie. Darüber hinaus kann eine simulationsbasierte Planung des Versuchsdesigns Kosten und Aufwand reduzieren und zu weiteren experimentellen Erkenntnissen führen. Die Abstimmung von Pflanzenwachstumsmodellen und Versuchen ist zudem für die Modellentwicklung und -verbesserung sowie für eine Verallgemeinerung von Simulationsergebnissen unabdingbar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuer Ansatz für ein simulationsbasiertes optimales Versuchsdesign entwickelt. Ziel war es, Simulationsmodelle, Versuche und Optimierungsmethoden in einem Ansatz für optimales und nachhaltiges Bewässerungs- und Düngungsmanagement zu integrieren. Der Ansatz besteht aus drei Schritten: 1. Die Vorbereitungsphase beinhaltet die auf existierenden Versuchsdaten basierende Kalibrierung und Validierung des Pflanzenwachstumsmodells, die Generierung von Klimazeitreihen und die Bestimmung der optimalen Bewässerungssteuerung. 2. Die Durchführungsphase setzt sich aus der Erstellung und experimentellen Anwendung der simulationsbasierten optimierten Defizitbewässerungs- und Stickstoffdüngungspläne und der Erfassung der relevanten Versuchsdaten zusammen. 3. Die Auswertungsphase schließt eine Evaluierung der Versuchsergebnisse anhand ermittelter Erträge, Wasserproduktivitäten (WP), Stickstoffnutzungseffizienzen (NUE) und ökonomischer Aspekte, sowie eine Modellevaluierung ein. In dem neuen Ansatz kamen im Wesentlichen folgende fünf Werkzeuge zur Anwendung: Ein Algorithmus zur inversen Modellparametrisierung, ein Pflanzenwachstumsmodell, welches das Pflanzenwachstum sowie die Wasser- und Stickstoffbilanzen abbildet, ein evolutionärer Optimierungsalgorithmus für die Generierung von defizitären Bewässerungs- und Stickstoffplänen und ein stochastischer Wettergenerator. Zudem diente ein Bodenwasserströmungsmodell der Ermittlung der optimalen Bewässerungssteuerung und der simulationsbasierten Optimierung des Versuchsdesigns. Der in dieser Arbeit vorgestellte Ansatz wurde in drei Fallbeispielen angewandt. Der neue Ansatz kombiniert Pflanzenwachstumsmodellierung und Experimente mit stochastischer Optimierung. Er leistet einen Beitrag zu einer erfolgreichen Pflanzenwachstumsmodellierung basierend auf der Erfassung relevanter Versuchsdaten. Die vorgestellte Modellkalibrierung und -validierung unter Verwendung der erfassten Versuchsdaten trug wesentlich zu zuverlässigen Simulationsergebnissen bei. Darüber hinaus stellt die hier vorgestellte stochastische Optimierung von defizitären Bewässerungs- und Stickstoffplänen ein leistungsfähiges Werkzeug dar, um Erträge, WP, NUE und den Profit zu erhöhen.

Current research concentrates on ways to investigate and improve water productivity (WP), as agriculture is today’s predominant freshwater consumer, averaging at 70% and reaching up to 93% in some regions. A growing world population will require more food and thus more water for cultivation. Regions that are already affected by physical water scarcity and which depend on irrigation for growing crops will face even greater challenges regarding their water supply. Other problems in such regions are a variable water supply, inefficient irrigation practices, and over-pumping of available groundwater resources with other adverse effects on the ecosystem. To face those challenges, strategies are needed that use the available water resources more efficiently and allow farming in a more sustainable way. This work focused on the management of sensor-based deficit irrigation (DI) systems and improvements of WP through a combined approach of simulation-optimization and irrigation experiments. In order to improve irrigation control, a new sensor called pF-meter was employed, which extended the measurement range of the commonly used tensiometers from pF 2.9 to pF 7. The following research questions were raised: (i) Is this approach a suitable strategy to improve WP; (ii) Is the sensor for irrigation control suitable; (iii) Which crop growth models are suitable to be part of that approach; and (iv) Can the combined application with experiments prove an increase of WP? The stochastic simulation-optimization approach allowed deriving parameter values for an optimal irrigation control for sensor-based full and deficit irrigation strategies. Objective was to achieve high WP with high reliability. Parameters for irrigation control included irrigation thresholds of soil-water potentials because of the working principle behind plant transpiration where pressure gradients are transmitted from the air through the plant and into the root zone. Optimal parameter values for full and deficit irrigation strategies were tested in irrigation experiments in containers in a vegetation hall with drip irrigated maize and compared to schedule-based irrigation strategies with regard to WP and water consumption. Observation data from one of the treatments was used afterwards in a simulation study to systematically investigate the parameters for implementing effective setups of DI systems. The combination of simulation-optimization and irrigation experiments proved to be a suitable approach for investigating and improving WP, as well as for deriving optimal parameter values of different irrigation strategies. This was verified in the irrigation experiment and shown through overall high WP, equally high WP between deficit and full irrigation strategies, and achieved water savings. Irrigation thresholds beyond the measurement range of tensiometers are feasible and applicable. The pF-meter performed satisfactorily and is a promising candidate for irrigation control. Suitable crop models for being part of this approach were found and their properties formulated. Factors that define the behavior of DI systems regarding WP and water consumption were investigated and assessed. This research allowed for drawing the first conclusions about the potential range of operations of sensor-based DI systems for achieving high WP with high reliability through its systematical investigation of such systems. However, this study needs validation and is therefore limited with regard to exact values of derived thresholds.

A irrigação quando bem manejada, pode minimizar os riscos econômicos da atividade sucroalcooleira, particularmente em safras com presença de instabilidade climática onde a restrição hídrica, promovida pela diminuição no volume de chuvas, pode reduzir a produtividade dos canaviais. Dentre as ferramentas disponíveis para a gestão eficiente da água na agricultura irrigada, a técnica de irrigação sob déficit pode se tornar uma escolha acertada para a cana-de-açúcar, desde que sejam identificadas as fases fenológicas e épocas de cultivo onde a limitação da oferta de água não implique em reduções antieconômicas no rendimento da cultura. Diante disso, a hipótese que norteia essa pesquisa, é a de que existe uma estratégia de irrigação sob déficit, que associada a uma variedade com características específicas, possibilite a expressão de indicadores de produtividade tão satisfatórios quanto os obtidos em condições de irrigação plena. Nessa linha, os objetivos da pesquisa envolveram o estudo da dinâmica foliar, acúmulo e particionamento de biomassa e ainda, índices de produtividade da água para biomassa, açúcar e etanol de 1ª e 2ª geração de oito variedade de cana-de-açúcar, submetidas a diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo em dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca). A pesquisa foi realizada na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", em Piracicaba/SP, onde foram estudados os dois primeiros ciclos de cultivo da cana-de-açúcar, sendo estes abordados nesta tese como Experimento 1 (cana-planta) e Experimento 2 (cana-soca). O delineamento experimental adotado para ambos os ciclos foi o de blocos casualizados, com três blocos completos. Os tratamentos foram compostos por três fatores em esquema de parcelas sub-subdivididas. Estas parcelas foram formadas por duas plantas (touceiras) alocadas em um vaso com aproximadamente 330 litros de solo. No Experimento 1, foram estudados três fatores, sendo o primeiro e segundo com quatro níveis e o terceiro com oito (4x4x8), totalizando assim 128 tratamentos, sendo eles: quatro níveis de irrigação ao longo do ciclo (125, 100, 75 e 50% da ETc); oito variedades comerciais de cana-de-açúcar e quatro procedimentos de maturação, impostos por meio de variações na intensidade do déficit hídrico aplicado. Para o Experimento 2, substitui-se o fator Maturação por Épocas de Corte, o qual consistiu em colheitas de um quarto do experimento a cada 90 dias. Os resultados encontrados apontaram que a área foliar responde positivamente a maior disponibilidade hídrica no solo, tendo sido verificado uma relação proporcional entre estes. Quanto ao acúmulo de biomassa, verificou-se que para as oito variedades estudadas houve incremento de biomassa a medida em que se aumentou o volume de água disponibilizado às variedades. No tocante ao particionamento, as folhas foram os drenos principais de fotoassimilados da planta até os 100 dias de cultivo, sendo que após este período, os colmos ocuparam o lugar de dreno preferencial. Os indicadores de produtividade da água apresentaram diferenças significativas para o fator lâmina, o que indica a existência de cultivares de cana-de-açúcar mais eficientes no uso da água. Por fim, observou-se que a produtividade da água para etanol total apresentou valores expressivos, com média para essa variável igual a 1,81 L m-3, o que denota o potencial de rendimento de etanol (1G + 2G) a partir da cana-de-açúcar quando é adotado o aproveitamento integral das plantas. / Irrigation when managed, can minimize the economic risks of sugarcane activity, particularly in crops with the presence of climatic instability where water restriction, promoted by the decrease in rainfall, can reduce the productivity of sugarcane fields. Among the tools available to effectively irrigation manage, under deficit irrigation technique can become a right choice for sugarcane, provided they are investigated phenological stages and growing seasons where the limitation of the supply of water does not lead to uneconomical reductions in crop yield. Therefore, the hypothesis that guides this work is that there is a strategy of deficit irrigation, which associated with a cultivar with specific characteristics, enables the expression of productivity indicators as satisfactory as those obtained in full irrigation conditions. In this context, the objectives of this research involves the study of leaf dynamics, biomass accumulation and partitioning and also the water productivity indices for biomass, sugar and ethanol from 1st and 2nd generation of eight variety of sugarcane, subject to different conditions of soil water availability in two crop cycles (cane plant and ratoon crop). The research was conducted at the College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", Piracicaba-SP, Brazil. The research was conducted in the first two cycles of cultivation of sugarcane, which are named in this thesis as Experiment 1 (plant crop) and Experiment 2 (ratoon crop). The experimental design adopted for both cycles was blocks randomized, with three complete blocks. The treatments were three factors in scheme of sub-split plot. These plots were formed by two plants (clumps) placed in a pot with about 330 liters of soil. In Experiment 1, three factors were studied, the first and second with four levels and the third with eight (4x4x8), totalizing 128 treatments, as follows: four levels of irrigation throughout the cycle (125, 100, 75 and 50% ETc); eight commercial varieties of sugarcane and four maturity procedures imposed by means of variations in the intensity of water deficit applied. For Experiment 2, the maturation factor was replace for Seasons Court, which consisted in harvests of a quarter of the experiment every 90 days. The results showed that the leaf area responds positively to greater soil water availability, having been verified a proportional relationship between these variables. For the biomass accumulation, it was found, for the eight varieties studied, an increment of biomass while was increase the volume of water available for the varieties. Regarding the partitioning, the leaves were the preferred structures of the plant until the 100 days of cultivation, and after this period, the stems took the place of preferred drain. Water productivity indicators showed significant differences for the irrigation depth factor, which indicates the existence of sugarcane cultivars water use more efficient. Finally, it was observed that the total water productivity to ethanol showed significant values, with a mean for that variable equal to 1.81 L m-3, which shows the ethanol yield potential (1G + 2G) from sugarcane when it adopted the overall use of plants.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A growing shortage of water due to population growth and economic development is increasing the challenges for agriculture, is which wasteful in its use, and thus necessitates effective new solutions for the management of water resources in irrigated areas, mainly located in the semiarid region, where water is limited. Moreover, in the semiarid Northeast of Brazil, predominantly irrigation is still empirical, ie, it is not performed in the appropriated irrigation management, causing wastage of scarce water resources in the region. One alternative to improve this scenario is the use of computer software used in irrigation management. The ISAREG has been used in many countries, being able to assist in the simulation of irrigation. Moreover, with adjustments in the input data it should be possible to quantify water irrigation depths that may allow maintenance of soil moisture at different percentages of storage (the available water capacity, CAD), saving water resources and increasing efficiency irrigation. Another way to reduce the use of water in agriculture is through the use of soil cover, which is a simple technology and the whose benefits on production and crop yields are compelling, especially in situations of low water availability. Added to this, it is the fact that the interaction of these technologies can extend these effects. Therefore, this research aimed to diffuse a rational management of irrigation, in the cultivation of watermelon in semiarid region, from different proposition of the "software" ISAREG and the use of different coverage on the soil to increase efficiency in water use, and reduction in resource use of water. To this end, six (6) research actions were performed in UEPE Unit (Teaching, Research and Extension) IFCE the campus Limon North-Ce, the District Irrigation Jaguaribe-Apodi DIJA. In Research Action I was setting up a field experiment with watermelon crop, aiming at determining the variables used in the simulation of ISAREG software. In Action II a field research was carried out with the DIJA irrigators, regarding irrigation management adopted by them. During the Research Action III simulations using the ISAREG, and the preparation of proposals for irrigation were performed. The Action IV consisted of the analysis of efficiency in the simulation of the ISAREG model process. In the Action V field experiments, with the propositions generated by ISAREG model, and the modal management adopted by the DIJA irrigators versus differentiated coverage conditions in soil were performed. These were conducted under design in randomized complete block, split-plot design with 4 replications. Treatments included a combination of 04 irrigation propositions (three propositions of ISAREG: M1 = 100% maintenance of CAD, M2 and M3 80% 60% and M4, modal water depth irrigators) that constituted the plots and 04 sub-plots, with 03 soil cover conditions (coverage with rice husk with "mulching" white and "mulching" black, called C1, C2 and C3), and the sub-plot 4, the bare soil, called C0. Moisture conditions of the soil and the characteristics of development, production, productivity and post-harvest watermelon crop were analyzed. The results were subjected to analysis of variance, and when significant, were submitted to regression analysis (quantitative, water depths), the average (qualitative, coverage) and trend graphs (interaction between factors) test. The results were also certain financial indicators (TIR and VPL) and calculated the efficiency of water use. Finally, through Action Research VI was eddied a handbook of practical and informative nature, for distribution DIJA to extension agents and public users of these technologies and innovations. In conclusion, among others, can be said that: the factor of water availability (p) was 0.20 in F1, phenological phase 1; 0.19 in stage 2; 0.175 in phase 3; 0.17 to 4; F5 0.19; and 0.205 in F6; irrigators do not practice proper irrigation management, applying daily modal water depth of 6.3 mm; the irrigator applies throughout the life of the watermelon, more water than the indication of the larger water depth ISAREG (100% CAD), generating considerable loss by deep percolation; the larger moisture in the soil were observed in the experimental conditions with larger water depths applied to coverages of rice husk and "mulching" white; the lowest were found in bare soil; In general, plants irrigated M1 irrigated by the depth and covered on soils of rice hulls and "mulching" white plants demonstrated better productive and post-harvest characteristics; financial indicators showed that in all situations analyzed the investment is feasible, however, the highest returns were mainly in plants under M1 and rice husk and "mulching" white, as opposed to the M3 and bare soil; greater efficiency of water use was observed in the condition M3 with depth cover "mulching" white and the smallest in M4 with bare soil; ISAREG the model when fed properly with all the variables required for it, proved to be efficient in simulating the water balance, even under deficit irrigation in the cultivation of watermelon in DIJA. / Uma crescente escassez de Ãgua devido ao aumento populacional e ao desenvolvimento econÃmico està ampliando os desafios para a agricultura, perdulÃria no seu uso, necessitando-se que se encontrem novas soluÃÃes para a gestÃo dos recursos hÃdricos em Ãreas irrigadas, principalmente nas localizadas na regiÃo semiÃrida, onde a Ãgua à limitada. AlÃm disso, no semiÃrido nordestino predominantemente ainda se irriga empiricamente, ou seja, nÃo se realiza o correto manejo da irrigaÃÃo, ocasionando o desperdÃcio dos escassos recursos hÃdricos da regiÃo. Uma das alternativas para se melhorar esse cenÃrio à a utilizaÃÃo de softwares computacionais usados no manejo da irrigaÃÃo. O ISAREG tem sido utilizado em vÃrios paÃses, sendo capaz de auxiliar na simulaÃÃo de lÃminas de irrigaÃÃo. AlÃm disso, com adequaÃÃes nos dados de entrada deve ser possÃvel se quantificar lÃminas de reposiÃÃo que possam permitir a manutenÃÃo da umidade do solo em diferentes porcentagens do armazenamento (da capacidade de Ãgua disponÃvel, CAD), economizando o recurso hÃdrico e aumentando a eficiÃncia de irrigaÃÃo. Outra maneira de se reduzir o uso do recurso hÃdrico na agricultura à atravÃs da utilizaÃÃo de cobertura no solo, que à uma tecnologia simples e cujos benefÃcios sobre a produÃÃo e a produtividade das culturas sÃo irrefutÃveis, especialmente em situaÃÃes de baixa disponibilidade de Ãgua. Acrescenta-se a isto, o fato de que a interaÃÃo destas tecnologias pode ampliar estes efeitos. Portanto, a pesquisa objetivou difundir um manejo de irrigaÃÃo racional, no cultivo da melancia no semiÃrido, a partir de proposiÃÃes do âsoftwareâ ISAREG e da utilizaÃÃo de coberturas no solo visando aumentar a eficiÃncia no uso da Ãgua, com reduÃÃo no uso do recurso hÃdrico. Para tanto, 6 (seis) aÃÃes de pesquisa foram realizadas na UEPE (Unidade de Ensino, Pesquisa e ExtensÃo) do IFCE, campus Limoeiro do Norte-Ce, no Distrito de irrigaÃÃo Jaguaribe-Apodi, DIJA. Na AÃÃo de Pesquisa I ocorreu a constituiÃÃo de experimento de campo com a cultura da melancia, visando à determinaÃÃo das variÃveis utilizadas na simulaÃÃo do software ISAREG. Na AÃÃo II foi realizada uma pesquisa de campo junto aos irrigantes do DIJA, quanto ao manejo da irrigaÃÃo adotado pelos mesmos. Jà durante a AÃÃo de Pesquisa III foram realizadas as simulaÃÃes com o uso do ISAREG, e a elaboraÃÃo das proposiÃÃes de irrigaÃÃo. A AÃÃo IV constou da anÃlise da eficiÃncia no processo de simulaÃÃo do modelo ISAREG. Na V foram realizados experimentos de campo, com as proposiÃÃes geradas pelo modelo ISAREG e com o manejo modal adotado pelos irrigantes do DIJA versus condiÃÃes diferenciadas de cobertura no solo. Esses foram conduzidos sob delineamento em blocos completos ao acaso, com parcelas subdivididas e com 4 repetiÃÃes. Os tratamentos consistiram da combinaÃÃo de 04 proposiÃÃes de irrigaÃÃo (trÃs proposiÃÃes do ISAREG: M1 = manutenÃÃo de 100% da CAD; M2 de 80 % e M3 de 60%; e M4, lÃmina modal dos irrigantes) que constituÃram as parcelas, e 04 sub-parcelas, sendo 03 condiÃÃes de cobertura no solo (coberturas com casca de arroz, com âmulchingâ branco e com âmulchingâ preto, denominadas C1, C2 e C3), e a sub-parcela 4, o solo sem cobertura, denominado C0. Foram analisadas as condiÃÃes de umidade do solo e as caracterÃsticas de desenvolvimento, de produÃÃo, de produtividade e de pÃs-colheita da cultura da melancia. Os resultados foram submetidos à anÃlise de variÃncia e quando significativos, à anÃlise de regressÃo (quantitativo, lÃminas), a teste de mÃdias (qualitativos, coberturas) e a grÃficos de tendÃncia (interaÃÃo entre os fatores). TambÃm foram determinados indicadores financeiros (TIR e VPL) e calculada a eficiÃncia de uso da Ãgua. Finalmente, atravÃs da AÃÃo de Pesquisa VI foi elaborado um manual de natureza prÃtica e informativa, para distribuiÃÃo aos agentes de extensÃo e ao pÃblico usuÃrio das tecnologias e inovaÃÃes, atuantes no DIJA. Como conclusÃes, dentre outras, pode-se afirmar que: o fator de disponibilidade de Ãgua (f) foi 0,20 na F1, fase fenolÃgica 1; 0,19 na fase 2; 0,175 na fase 3; 0,17 na 4; 0,19 na F5; e 0,205 na F6; os irrigantes nÃo praticam o manejo correto da irrigaÃÃo, sendo a lÃmina modal diÃria de 6,3 mm; o irrigante aplica, durante todo o ciclo da melancia, mais Ãgua do que a indicaÃÃo de maior lÃmina do ISAREG (100% da CAD), gerando perda considerÃvel por percolaÃÃo profunda; as maiores umidades no solo foram verificadas nas condiÃÃes experimentais com maiores lÃminas aplicadas com coberturas de casca de arroz e âmulchingâ branco; as menores foram verificadas nos solos sem cobertura; em geral, as plantas irrigadas pela lÃmina M1 e sobre solos cobertos por casca de arroz e âmulchingâ branco demonstraram melhores caracterÃsticas produtivas e de pÃs-colheita; os indicadores financeiros demonstraram que em todas as situaÃÃes analisadas o investimento à viÃvel, no entanto, os maiores retornos ocorreram, principalmente nas plantas sob M1 com casca de arroz e âmulchingâ branco, em contraposiÃÃo ao M3 e solo sem cobertura; a maior eficiÃncia de uso da Ãgua foi verificada na condiÃÃo de lÃmina M3 com cobertura de âmulchingâ branco e a menor em M4 com solo sem cobertura; o modelo ISAREG, quando alimentado corretamente com todas as variÃveis por ele requeridas, demonstrou ser eficiente na simulaÃÃo do balanÃo hÃdrico, mesmo sob irrigaÃÃo deficitÃria, no cultivo da melancia no DIJA.

Fatores ambientais adversos, dos quais o déficit hídrico constitui a restrição mais severa à agricultura, representam cerca de 70% das perdas de produtividade em todo o mundo. A irrigação da cana-de-açúcar é hoje, uma das principais alternativas tecnológicas para o aumento da produtividade do setor sucroenergético, melhorando não só a eficiência no campo como, também, reduzindo a ociosidade industrial das usinas. Contudo, havendo-se disponibilidade hídrica para irrigação, implica-se na necessidade de outorga de direito de uso para captação. A outorga é um dos seis instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei Federal nº 9.433, de 08 de janeiro de 1997). Esse instrumento tem como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso aos recursos hídricos. O cálculo das vazões mensais de outorga para captação em corpos hídricos de domínio federal é atualmente obtido através de dados estimados de precipitação pluvial efetiva provável e evapotranspiração de referência do local, fornecidos pela Agência Nacional de Águas (ANA), de parâmetros da cultura (época de plantio e coeficientes de cultura - kc), área irrigada e eficiência da irrigação, fornecidos pelo requerente da outorga. Assim, como hipótese primária deste estudo de que a metodologia de cálculo das vazões mensais de outorga proposta pela ANA não fornece segurança operacional para grandes empreendimentos, uma vez que esta não possui um caráter probabilístico adequado, que leve em consideração as variações anuais de precipitação pluvial e evapotranspiração e, ainda, como hipótese secundária de que na determinação das vazões através da metodologia recomendada pela FAO (CROPWAT 8.0) ocorram vulnerabilidades diante dos critérios de escolha dos anos representativos (anos secos, médios e úmidos), ambas podendo restringir as vazões de captação. Este trabalho teve como objetivo comparar tais metodologias com um estudo de caso mais detalhado, levando-se em consideração a variabilidade temporal destas estimativas (séries históricas), bem como, buscando-se determinar a influência do critério de irrigação e dos níveis de probabilidade de ocorrência da evapotranspiração de referência (ETo) e precipitação (PPT) na determinação das vazões mensais de outorga para irrigação de cana-de-açúcar. Evidenciou-se que, durante o período compreendido entre os meses de abril a setembro (período \"seco\"), a metodologia de cálculo proposta pela ANA atendeu as necessidades de projeto. Contudo, no período onde se concentram as precipitações pluviais (outubro a março), esta tendeu a subestimar os valores mensais das vazões outorgáveis, uma vez que não dispõe de um critério adequado que considere as variações anuais deste elemento meteorológico, limitando a outorga a uma condição média provável. Entretanto, diante da morosidade da análise de séries históricas, ano-a-ano, é compreensível que se busque facilitar estas estimativas. Assim, a metodologia proposta pela FAO (simulações de anos com diferentes probabilidades teóricas de valores \"atingíveis\" de PPT acumulada anual), bem como, a metodologia alternativa proposta neste estudo (PPT acumulada no período seco) aproximaram-se ou, até mesmo, superam a condição \"ideal\", porém, devido à determinação destes anos não levar em consideração a distribuição dos acumulados (dentro do período considerado), a metodologia apresentou limitações. / The adverse environmental factors, of which drought is the most severe agriculture limitation, account for about 70% of yield losses worldwide. The irrigation of sugarcane is today one of the main technological alternatives to increase the productivity, improving not only the field efficiency but also reducing the idleness of industrial plants. However, having up water availability for irrigation implies on the need of water rights for its catchment. The water right is one of six instruments of the Brazilian National Water Resources Policy (Federal Law nº 9.433, January 08, 1997). This instrument aims to ensure the quantitative and qualitative control of water use and the effective exercise of the access rights to water resources. The calculation of the monthly flows to water rights for catchment in rivers of federal domain is currently obtained through estimated local data of probable effective rainfall and reference evapotranspiration, provided by the National Water Agency (ANA), crop parameters (time planting and crop coefficients - kc), irrigated area and irrigation efficiency, in turn provided by the claimant of water right. Thus, as the primary hypothesis of this study that the calculation methodology of monthly flows of water right proposed by the ANA does not provide operational safety for large enterprises, since it does not have a suitable probabilistic character that takes into account the annual variation of rainfall and evapotranspiration, and also, as a secondary hypothesis that in determining the water rights flows through the methodology proposed by FAO (CROPWAT 8.0) is subject to vulnerabilities on the selecting criteria for the representative years (dry, average and wet year), both methodologies may be restricted the flow of catchment. This study aimed to compare these methodologies with a more detailed study of case, that takes into account the temporal variability of these estimates (time series), seeking to determine the influence of irrigation criterion and probability levels of occurrence of the reference evapotranspiration (ETo) and precipitation (PPT) in the determination of monthly flows rate of water right applied to sugarcane irrigation practices. It was evident that during the period between the months from April to September (\"dry\" period), the calculation methodology proposed by ANA supplied the project requirements. However, the period which are concentrated rainfall (October to March), this tended to underestimate the monthly values of water rights flows rate, as it does not provide an appropriate criterion to consider the annual weather variations of this element, limiting the water rights to an average probable condition. Though, given the difficulty of working with data time series analysis, year-on-year, it is understandable the use of simplified methodologies that facilitate these estimatives. Thus, the methodology proposed by FAO (years simulations with different theoretical probability \"attainable\" values of PPT annual accumulated), as well as the alternative method proposed in this study (PPT accumulated in dry period) approached or even exceeded the \"ideal\" condition, however, the determination of these years did not take into account the distribution of rainfall accumulated (within the period considered) an thus, the methodology presented limitations.

Quinua (Chenopodium quinoa Willd.) is an Andean grain with high protein content (14%), and it is one of the main crops that generate incomes for Bolivian plateau farmers. The quinua crop grows in conditions of low temperature, rainfall, and fertility, and although a good development is observed under limited environmental and soil conditions, the yields in Bolivia are usually very low. This study aimed to evaluate the quinoa grain yield and the nitrogen content in the soil and the grains using different amounts of organic fertilization and supplemental irrigation. Four experiments were conducted: the first one was conducted in the South Highland, in a completely randomized block design, bi-factorial: quantities of sheep manure applied in the soil (0, 4, 8 and 12 Mg ha-1) and irrigation management (with and without supplemental irrigation), the second experiment was conducted in the Central Highlands, using a completely randomized block design, with three factors: sheep manure applied in three different times (May, July and September), irrigation (with and without supplemental irrigation) and application of three amounts of sheep manure (0, 15 and 30 Mg ha-1), evaluating in both experiments, the effects of these treatments on grain yield, quinua dry matter, grain nitrogen content and nitrogen use efficiency. The third experiment was conducted in the Central Highlands with the objective of evaluating two soil textures classes and two crop residues on soil surface: sandy soil with fescue and quinua crop residues on the soil surface and sandy clay loam soil with fescue and potato crop residues. On this experiment it was analyzed the effect of these treatments on the mineral nitrogen content of the soil; the fourth experiment was conducted in the Laboratory of the Agronomy Faculty of La Paz, in a completely randomized design with three replications. Soil was incubated with deferent quantities of sheep manure (0, 4, 8, 12, 16, 20, 24 and 30 Mg ha-1) to determine nitrogen and carbon mineralization in different times during a period of time of three months. Experimental results indicated that in the Bolivian highlands the quinoa yield is influenced by climate and soil conditions (rainfall of 200 mm per year and 0.03% of total nitrogen in the soil). However, the distribution of 15 Mg ha-1 of sheep manure applied five to seven months before sowing the crop and complimented with supplemental irrigation at flowering and grain milk crop development stage, increase quinua grain yield, the nitrogen accumulation and the nitrogen use efficiency. The total grain nitrogen was not affected by the quantities of sheep manure used. Results also indicated that the soil management (vegetation) and the type of the soil texture has influenced on the soil mineral nitrogen, showing value of 2 mg N kg-1 of soil. The incorporation of sheep manure to the soil resulted in nitrogen immobilization during the first 45 days, the rate of nitrogen mineralization ranged from 0.62 to 0.64 mg kg day-1 for treatments with doses of 16 and 20 Mg ha-1 of sheep manure. / A quinua (Chenopodium quinoa Willd) é um grão andino, com elevado valor proteico (14%), sendo um dos principais cultivos que geram rendas para os agricultores do Planalto Boliviano. A cultura desenvolve-se em condições de baixa temperatura, precipitação pluvial e fertilidade e, embora tenha um bom desenvolvimento em condições com limitações ambientais e de solo, os rendimentos usualmente observados no Planalto Boliviano são baixos. A presente pesquisa teve como objetivo avaliar a produtividade da cultura da quinua, teores de nitrogênio nos grãos e no solo em diferentes quantidades de adubação orgânica e com irrigação suplementar. Foram realizados quatro experimentos: o primeiro, realizado no Planalto Sul, no delineamento de blocos ao acaso bifatorial: quantidades de esterco de ovelha aplicadas ao solo (0, 4, 8 e 12 Mg ha-1) e manejos de irrigação (sem e com irrigação suplementar); o segundo experimento foi realizado no Planalto Central, em esquema trifatorial, em três repetições: épocas de aplicação do esterco (Maio, Julho e Setembro), manejos de irrigação (sem e com irrigação suplementar) e doses de esterco de ovelha aplicadas no solo (0, 15 e 30 Mg ha-1), avaliando-se, em ambos os experimentos, os efeitos sobre a produtividade de grãos, matéria seca da quinua, teor de nitrogênio nos grãos e eficiência de uso do nitrogênio; o terceiro experimento foi realizado no Planalto Central, onde foram avaliados dois tipos de solo e duas coberturas da superfície do solo por resíduos vegetais: areia franca com festuca e restevas de quinua e, solo franco argila arenoso com festuca e restevas de batata, sendo analisado o efeito sobre os teores de nitrogênio mineral do solo; o quarto experimento foi realizado no Laboratório da Faculdade de Agronomia de La Paz, no delineamento experimental inteiramente casualizado, com três repetições, Incubou-se solo com diferentes quantidades de esterco de ovelha (0, 4, 8, 12, 16, 20, 24 e 30 Mg ha-1), onde se determinou a mineralização do nitrogênio e carbono em diferentes datas, durante um período de três meses. Os resultados indicaram que, no Planalto Boliviano, o rendimento da quinua é influenciado pelas condições de clima e solo (200 mm anuais de chuva e 0,03% de nitrogênio total no solo). No entanto, doses de 15 Mg ha-1 de esterco de ovelha, aplicados cinco ou sete meses antes da semeadura da quinua e complementados com irrigação suplementar na fase de floração e grão leitoso, favoreceram a produtividade de grãos, o acúmulo e a eficiência de uso de nitrogênio. Os teores de nitrogênio total não foram influenciados pelas doses de esterco de ovelha utilizadas. Além disso, o manejo do solo (cobertura vegetal) e o tipo de textura do solo influenciaram nos valores dos teores de nitrogênio mineral, apresentando valor de 2 mg de nitrogênio kg-1 de solo. A incorporação do esterco de ovelha ao solo resultou na imobilização do nitrogênio nos primeiros 45 dias após a aplicação, sendo a taxa de mineralização do nitrogênio de 0,62 a 0,64 mg kg dia-1 para tratamentos com doses de 16 e 20 Mg ha-1 de esterco.

Orientador: Magali Ribeiro da Silva / Banca: João Carlos Cury Saad / Banca: Jane Luisa Wadas Lopes / Resumo: No Brasil observa-se que o cultivo do eucalipto contribui expressivamente na economia nacional, isso se dá em decorrência de elevadas taxas de produtividade das florestas existentes no território nacional. Analisando então, uma floresta produtiva se inicia através de mudas com boa qualidade morfológicas e resistentes às adversidades fisiológicas apresentadas pelo meio, para se definir como sendo de boa qualidade uma série de fatores são considerados essenciais no processo de produção desta muda, e o manejo hídrico é um fator primordial a ser analisado. Os estudos sobre manejo hídrico em viveiros de produção são escassos e desatualizados em decorrência das diversas descobertas no âmbito clonal de produção de mudas. Neste sentido o trabalho teve por objetivo verificar a influência da lâmina e a frequência de irrigação, aplicadas as mudas de Eucalyptus grandis vs. Eucalyptus urophylla em ambiente controlado, com o foco final na formação de uma muda de melhor qualidade para as mais diversas necessidades do mercado florestal. O experimento foi conduzido no Viveiro do Departamento de Recursos Naturais/Setor de Ciências Florestais, na Fazenda Experimental Lageado, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA) da UNESP, no município de Botucatu - SP. O trabalho constituiu-se de dois experimentos sendo um com o clone 144 (mais resistente ao déficit hídrico) e o outro com o clone 103 (mais suscetível ao déficit hídrico). O substrato utilizado foi o produto comercial denominado Carolina Soil Florestal®. O delineamento estatístico foi um fatorial (3x2) inteiramente casualizado constituído dos seguintes fatores: 2 frequências de irrigação (2 e 5 vezes ao dia) e 3 lâminas brutas de irrigação (8, 12 e 16 mm). O experimento foi composto por 06 tratamentos, cada qual composto por... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In Brazil we found that each passing day the national economy depends on the cultivation of eucalyptus. Thus a productive forest comes from a good quality seedlings. This study aimed to investigate the influence of intensity and frequency of irrigation applied to seedlings of Eucalyptus grandis vs. Eucalyptus urophylla in a controlled environment with a focus on the formation of a final change to better quality, both in nursery and field workers. The experiment was conducted in the Nursery Department of Natural Resources / Division of Forest Science at the Experimental Farm Lageado belonging to the Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA) of UNESP, Botucatu - SP. The substrate used was a commercial product called Carolina Forest Soil. The design was a factorial (3x2x2) randomized consists of the following factors: 3 intensity of irrigation (8, 12 and 16 mm), two irrigation frequencies (2 and 5 x day), two hybrid clones of Eucalyptus grandis vs. Eucalyptus urophylla. The experiment consisted of 12 treatments, each treatment with 04 replications, each consisting of 48 plants (24 plants useful per plate), totaling 96 plants per treatment. The seedling were evaluated as: aerial part height (H); diameter of collect (DC); aerial part... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Current research concentrates on ways to investigate and improve water productivity (WP), as agriculture is today’s predominant freshwater consumer, averaging at 70% and reaching up to 93% in some regions. A growing world population will require more food and thus more water for cultivation. Regions that are already affected by physical water scarcity and which depend on irrigation for growing crops will face even greater challenges regarding their water supply. Other problems in such regions are a variable water supply, inefficient irrigation practices, and over-pumping of available groundwater resources with other adverse effects on the ecosystem. To face those challenges, strategies are needed that use the available water resources more efficiently and allow farming in a more sustainable way. This work focused on the management of sensor-based deficit irrigation (DI) systems and improvements of WP through a combined approach of simulation-optimization and irrigation experiments. In order to improve irrigation control, a new sensor called pF-meter was employed, which extended the measurement range of the commonly used tensiometers from pF 2.9 to pF 7. The following research questions were raised: (i) Is this approach a suitable strategy to improve WP; (ii) Is the sensor for irrigation control suitable; (iii) Which crop growth models are suitable to be part of that approach; and (iv) Can the combined application with experiments prove an increase of WP? The stochastic simulation-optimization approach allowed deriving parameter values for an optimal irrigation control for sensor-based full and deficit irrigation strategies. Objective was to achieve high WP with high reliability. Parameters for irrigation control included irrigation thresholds of soil-water potentials because of the working principle behind plant transpiration where pressure gradients are transmitted from the air through the plant and into the root zone. Optimal parameter values for full and deficit irrigation strategies were tested in irrigation experiments in containers in a vegetation hall with drip irrigated maize and compared to schedule-based irrigation strategies with regard to WP and water consumption. Observation data from one of the treatments was used afterwards in a simulation study to systematically investigate the parameters for implementing effective setups of DI systems. The combination of simulation-optimization and irrigation experiments proved to be a suitable approach for investigating and improving WP, as well as for deriving optimal parameter values of different irrigation strategies. This was verified in the irrigation experiment and shown through overall high WP, equally high WP between deficit and full irrigation strategies, and achieved water savings. Irrigation thresholds beyond the measurement range of tensiometers are feasible and applicable. The pF-meter performed satisfactorily and is a promising candidate for irrigation control. Suitable crop models for being part of this approach were found and their properties formulated. Factors that define the behavior of DI systems regarding WP and water consumption were investigated and assessed. This research allowed for drawing the first conclusions about the potential range of operations of sensor-based DI systems for achieving high WP with high reliability through its systematical investigation of such systems. However, this study needs validation and is therefore limited with regard to exact values of derived thresholds.