No presente trabalho, fez-se a adaptação do reservatório superficial do ModSimLS para trabalhar como reservatório do solo. O modelo denomina-se IrrigaLS. Por comparação com o método do balanço hídrico, verificou-se que o IrrigaLS é apto para determinar demandas de irrigação suplementares e/ou totais. Com a adaptação, o modelo considera a produção agrícola como o resultado da interação dos fatores água-clima-planta-solo. A capacidade de simular sistemas complexos de recursos hídricos foi testada por comparação dos resultados do IrrigaLS com um modelo de simulação similar (ModSimLS). No ModSimLS, as demandas foram calculadas usando método tradicional de balanço hídrico. Verificou-se que o modelo é apto para simular sistemas complexos de recursos hídricos e apresenta algumas vantagens sobre o ModSimLS, quais sejam: determina a necessidade hídrica real da cultura; garante em períodos de seca um suprimento mínimo de água para a planta; garante uma economia de água pela inclusão da precipitação e possibilidade de variação do volume meta; diferencia as culturas com relação a sensibilidade ao déficit hídrico e calcula o balanço hídrico diário do solo. / In this work, an adaptation in the ModSimLS surface reservoir has been made in order to make it work as a soil reservoir. The model is called IrrigaLS. When compared to the water balance method, it was ascertained that IrrigaLS is suitable for determining supplementary and/or total irrigation demands. The model adaptation considers agricultural production as a result from water-weather-plant-soil factors interaction. The model capability to simulate complex water resources systems has been tested by comparing the results of IrrigaLS with a similar simulation model (ModSimLS) where the irrigation demands were computed using traditional water balance methods. It was ascertained that the model is suitable for simulating complex water resources systems and it has some advantages over ModSimLS, that are: it determines the real water needs of the culture; it guarantees a minimum water supply to the crop during dry periods, it guarantees water saving by the inclusion of rainfall and by the possibility to choose the soil moisture target; it distinguishes the crops in relation to the water deficit sensibility and it calculates the soil daily water balance.

No presente trabalho, fez-se a adaptação do reservatório superficial do ModSimLS para trabalhar como reservatório do solo. O modelo denomina-se IrrigaLS. Por comparação com o método do balanço hídrico, verificou-se que o IrrigaLS é apto para determinar demandas de irrigação suplementares e/ou totais. Com a adaptação, o modelo considera a produção agrícola como o resultado da interação dos fatores água-clima-planta-solo. A capacidade de simular sistemas complexos de recursos hídricos foi testada por comparação dos resultados do IrrigaLS com um modelo de simulação similar (ModSimLS). No ModSimLS, as demandas foram calculadas usando método tradicional de balanço hídrico. Verificou-se que o modelo é apto para simular sistemas complexos de recursos hídricos e apresenta algumas vantagens sobre o ModSimLS, quais sejam: determina a necessidade hídrica real da cultura; garante em períodos de seca um suprimento mínimo de água para a planta; garante uma economia de água pela inclusão da precipitação e possibilidade de variação do volume meta; diferencia as culturas com relação a sensibilidade ao déficit hídrico e calcula o balanço hídrico diário do solo. / In this work, an adaptation in the ModSimLS surface reservoir has been made in order to make it work as a soil reservoir. The model is called IrrigaLS. When compared to the water balance method, it was ascertained that IrrigaLS is suitable for determining supplementary and/or total irrigation demands. The model adaptation considers agricultural production as a result from water-weather-plant-soil factors interaction. The model capability to simulate complex water resources systems has been tested by comparing the results of IrrigaLS with a similar simulation model (ModSimLS) where the irrigation demands were computed using traditional water balance methods. It was ascertained that the model is suitable for simulating complex water resources systems and it has some advantages over ModSimLS, that are: it determines the real water needs of the culture; it guarantees a minimum water supply to the crop during dry periods, it guarantees water saving by the inclusion of rainfall and by the possibility to choose the soil moisture target; it distinguishes the crops in relation to the water deficit sensibility and it calculates the soil daily water balance.

O objetivo desse estudo in vitro foi comparar os efeitos de diferentes protocolos de irrigação final, envolvendo três soluções irrigadoras, submetidas ou não à ativação ultrassônica passiva (AUP), para a remoção de detritos e lama dentinária, após o preparo químico-mecânico do canal radicular de dentes bovinos. Os canais de 84 incisivos laterais bovinos foram classificados em 3 diferentes calibres e preparados com limas manuais acopladas a um contra-ângulo oscilatório (NSK, Tokio, Japão). As soluções irrigadoras testadas foram o NaOCL 2,5%, a CHX 2% e o soro fisiológico. Os dentes foram clivados e, no terço apical de uma das metades radiculares, foi confeccionado um sulco longitudinal, simulando extensões de canais ovais, posteriormente preenchidos com detritos artificiais. Essas metades, após justapostas, foram incluídas, individualmente, em muflas. Após randomização em seis grupos (n = 14) foram submetidas a diferentes protocolos de irrigação final. Nos grupos NaOCl/AUP, CHX/AUP e SORO/AUP a solução foi ativada ultrassonicamente 3 vezes por 20 segundos. Nos demais grupos, a AUP não foi utilizada. Em todos os grupos foi realizada uma irrigação com 5ml de EDTA 17% durante três minutos, seguida de 2ml da respectiva solução irigadora. Foram estabelecidos escores para a remoção de detritos e lama dentinária e a avaliação foi realizada por microscopia eletrônica de varredura. Foi demonstrada associação entre os escores de remoção de detritos e os protocolos que utilizaram AUP (P < 0,05). Não foi observada associação entre os escores de remoção de lama dentinária e os protocolos que utilizaram ou não AUP (P = 0,766), entretanto, houve associação entre os escores de remoção de lama dentinária e as soluções irrigadoras (P < 0,05). Os protocolos de irrigação final que utilizaram AUP foram mais efetivos na remoção de detritos do terço apical do que os que não utilizaram. Os protocolos de irrigação final que utilizaram NaOCl 2,5% e EDTA foram mais efetivos na remoção de lama dentinária do terço apical do que os que utilizaram CHX 2% e SORO, independentemente da utilização da AUP. Os diferentes calibres de dilatação não influenciaram na remoção de detritos e lama dentinária do terço apical. / The aim of this in vitro study was to compare the effects of different final irrigation protocols, involving three irrigants, assossiated or not to passive ultrasonic irrigation (PUI). Debris and smear layer removal were evaluated after chemo-mechanical preparation of the bovine root canals. Eighty-four bovine lateral incisors were classified into three initial apical diameters and prepared with hand files attached to an oscillating handpiece (NSK, Tokio, Japan). The irrigants tested were 2.5% NaOCl, 2% CHX and saline. The teeth were split longitudinaly and in the apical third of one canal wall, a standardized groove was performed in order to simulate extensions of oval canals. Following this, these grooves were filled with dentin debris. After reassembling, the halves were included in a muffle. They were randomly divided into six groups (n = 14) and underwent to different final irrigation protocols. In groups NaOCl/PUI, CHX/PUI and SALINE/PUI the solution was ultrasonically activated 3 times for 20 seconds. In the other groups, PUI was not used. Irrigation with 5 ml 17% EDTA for three minutes followed by 2ml of the respective irrigant was performed in all groups. Specimens were scored for debris and smear layer removal and analyzed under scanning electron microscope. There was an association between the score of debris removal and protocols that used PUI (P < 0.05). No association was observed between the score of smear layer removal and the protocols that used PUI or not (P = 0.766); however, there was an association between the score of smear layer removal and the irrigants (P < 0.05). The final irrigation protocols that used PUI were more effective in removing debris from the apical third of those who did not. The final irrigation protocols that used 2,5% NaOCl and EDTA were more effective in removing smear layer at the apical third than the protocols that used 2% CHX and saline, regardless of the use PUI. Different apical diameters did not influence the debris and smear layer removal at the apical third.

O objetivo desse estudo in vitro foi comparar os efeitos de diferentes protocolos de irrigação final, envolvendo três soluções irrigadoras, submetidas ou não à ativação ultrassônica passiva (AUP), para a remoção de detritos e lama dentinária, após o preparo químico-mecânico do canal radicular de dentes bovinos. Os canais de 84 incisivos laterais bovinos foram classificados em 3 diferentes calibres e preparados com limas manuais acopladas a um contra-ângulo oscilatório (NSK, Tokio, Japão). As soluções irrigadoras testadas foram o NaOCL 2,5%, a CHX 2% e o soro fisiológico. Os dentes foram clivados e, no terço apical de uma das metades radiculares, foi confeccionado um sulco longitudinal, simulando extensões de canais ovais, posteriormente preenchidos com detritos artificiais. Essas metades, após justapostas, foram incluídas, individualmente, em muflas. Após randomização em seis grupos (n = 14) foram submetidas a diferentes protocolos de irrigação final. Nos grupos NaOCl/AUP, CHX/AUP e SORO/AUP a solução foi ativada ultrassonicamente 3 vezes por 20 segundos. Nos demais grupos, a AUP não foi utilizada. Em todos os grupos foi realizada uma irrigação com 5ml de EDTA 17% durante três minutos, seguida de 2ml da respectiva solução irigadora. Foram estabelecidos escores para a remoção de detritos e lama dentinária e a avaliação foi realizada por microscopia eletrônica de varredura. Foi demonstrada associação entre os escores de remoção de detritos e os protocolos que utilizaram AUP (P < 0,05). Não foi observada associação entre os escores de remoção de lama dentinária e os protocolos que utilizaram ou não AUP (P = 0,766), entretanto, houve associação entre os escores de remoção de lama dentinária e as soluções irrigadoras (P < 0,05). Os protocolos de irrigação final que utilizaram AUP foram mais efetivos na remoção de detritos do terço apical do que os que não utilizaram. Os protocolos de irrigação final que utilizaram NaOCl 2,5% e EDTA foram mais efetivos na remoção de lama dentinária do terço apical do que os que utilizaram CHX 2% e SORO, independentemente da utilização da AUP. Os diferentes calibres de dilatação não influenciaram na remoção de detritos e lama dentinária do terço apical. / The aim of this in vitro study was to compare the effects of different final irrigation protocols, involving three irrigants, assossiated or not to passive ultrasonic irrigation (PUI). Debris and smear layer removal were evaluated after chemo-mechanical preparation of the bovine root canals. Eighty-four bovine lateral incisors were classified into three initial apical diameters and prepared with hand files attached to an oscillating handpiece (NSK, Tokio, Japan). The irrigants tested were 2.5% NaOCl, 2% CHX and saline. The teeth were split longitudinaly and in the apical third of one canal wall, a standardized groove was performed in order to simulate extensions of oval canals. Following this, these grooves were filled with dentin debris. After reassembling, the halves were included in a muffle. They were randomly divided into six groups (n = 14) and underwent to different final irrigation protocols. In groups NaOCl/PUI, CHX/PUI and SALINE/PUI the solution was ultrasonically activated 3 times for 20 seconds. In the other groups, PUI was not used. Irrigation with 5 ml 17% EDTA for three minutes followed by 2ml of the respective irrigant was performed in all groups. Specimens were scored for debris and smear layer removal and analyzed under scanning electron microscope. There was an association between the score of debris removal and protocols that used PUI (P < 0.05). No association was observed between the score of smear layer removal and the protocols that used PUI or not (P = 0.766); however, there was an association between the score of smear layer removal and the irrigants (P < 0.05). The final irrigation protocols that used PUI were more effective in removing debris from the apical third of those who did not. The final irrigation protocols that used 2,5% NaOCl and EDTA were more effective in removing smear layer at the apical third than the protocols that used 2% CHX and saline, regardless of the use PUI. Different apical diameters did not influence the debris and smear layer removal at the apical third.

The present dissertation aims to analyze the competitiveness of rice in the natural and mechanical irrigation systems of Rio Grande do Sul. More specifically, describe the irrigation systems used in rice production; determine the competitiveness of rice production in each irrigation system; and to evaluate the effects of changes in production costs on the competitiveness of rice cultivation. The method of the Policy Analysis Matrix (PAM) is used to determine the competitiveness of the systems. This instrument uses an integrated system of accounting and economics, which analyzes income and costs at private prices and at social prices, through two accounting identities: profit, given the difference between revenue and costs; and the extent to which policy divergences or distortions and market failures. In the construction of the PAM and estimation of its indicators, the production cost of rice irrigated with semi-direct planting is used for the natural irrigation system, mechanical ─ diesel and mechanical ─ of the Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA), harvest 2015/16. The results per hectare show that the base system has a loss of R$ 1.168,10; the gravity irrigation system shows a loss of R$ 915,16; the diesel irrigation system has a loss of R$ 1.442,62; and, the electric irrigation system shows a loss of R$ 1.237,36. Therefore, rice production does not appear to be competitive in any of the analyzed systems, since all of them present losses. The system that is relatively more competitive, that is, that has less damage, is the of natural irrigation, followed by the electrical irrigation system and, finally, the diesel engine. In the PAM sensitivity analysis, with 10,00% increases in electric energy price and 10,00% in the price of diesel, as well as the costs of a further repression for mechanical systems, the greatest negative impact on profit occurs in the repression to diesel, followed by electric repression, diesel irrigation and electric irrigation. It should also be considered that in the calculation of fixed costs an amortization rate of 6,00% is used. This cost is rarely accounted for by the producer and is not part of the disbursement, which creates a sense of bigger profitability in the crop. / A presente dissertação tem como objetivo analisar a competitividade do arroz nos sistemas de irrigação natural e mecânico do Rio Grande do Sul. Mais especificamente, descrever os sistemas de irrigação utilizados na produção de arroz; determinar a competitividade da produção de arroz em cada sistema de irrigação; e, avaliar os efeitos das mudanças nos custos de produção sobre a competitividade da lavoura orizícola. Utiliza-se na pesquisa o método da Matriz de Análise de Política (MAP) para determinar a competitividade dos sistemas. Esse instrumento se vale de um sistema integrado de contabilidade e economia, que analisa receita e custos a preços privados e a preços sociais, através de duas identidades contábeis: o lucro, dado pela diferença entre receita e custos; e a medida de divergências ou distorções de políticas e falhas de mercado. Na construção da MAP e estimação de seus indicadores, utiliza-se o custo de produção de arroz irrigado com plantio semidireto, para o sistema de irrigação natural, mecânico ─ diesel e mecânico ─ elétrico do Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA), safra 2015/16. Os resultados por hectare mostram que o sistema base tem prejuízo de R$ 1.168,10; o sistema de irrigação por gravidade exibe um prejuízo de R$ 915,16; o sistema de irrigação diesel tem um prejuízo de R$ 1.442,62; e, o sistema de irrigação elétrico mostra um prejuízo de R$ 1.237,36. Portanto, a produção de arroz não se mostra competitiva em nenhum dos sistemas analisados, pois todos apresentam prejuízo. O sistema que é relativamente mais competitivo, isto é, que possui menor prejuízo, é o de irrigação natural, seguido pelo sistema de irrigação elétrico e, por último, o com motor diesel. Na análise de sensibilidade da MAP, com aumentos de 10% no preço da tarifa de energia elétrica e de 10% no preço do diesel, bem como os custos de mais um recalque para os sistemas mecânicos, o maior impacto negativo no lucro ocorre no recalque a diesel, seguido pelo do recalque elétrico, irrigação a diesel e irrigação elétrico. Deve-se considerar ainda que no cálculo dos custos fixos é utilizada uma taxa de amortização de 6,00%. Este custo raramente é contabilizado pelo produtor e não faz parte do desembolso, o que gera uma sensação de maior lucratividade da lavoura.

Changes in the microclimate in a intercropping can also change the responses of plants to some abiotic factors, including, salinity. The aim of this study was to evaluate the influence of salinity of irrigation water on gas exchange, ion levels, growth, productivity and efficiency of land use in single and intercropped systems, using plant corn and beans-in-corda. The experiment was conducted for two years following a design in randomized blocks in split plots, and the plots formed by the year of cultivation (2012 and 2013), the subplots by salinity of irrigation water (0.9, 2.5 and 5.0 dS m-1), and the split of crop systems (bean-to-rope, corn and more bean-to-string corn in consortium). The irrigated crops were conducted during the dry seasons of the years 2012 and 2013, and samples were taken soil samples before and after each crop, and after the passage of the rainy seasons of 2013/2014. To facilitate the description of the results, the thesis was divided into two chapters. The first is related to growth and productivity. The variables analyzed were: biomass production, productivity and efficiency of land use. The second is related to gas and mineral nutrition exchanges. The variables analyzed were: stomatal conductance, photosynthesis, transpiration, water use efficiency, levels of Na+, K+ and Cl+ in the leaves and stem. The accumulation of salts in the soil increased in proportion to the electrical conductivity values of irrigation water, with the highest observed in maize, a fact explained by the longer cycle and increased the employed irrigation depth in this culture. Rainfall totals recorded in the rainy seasons of 2013 and 2014 were sufficient to promote the leaching of excess salts below the root zone of crops. The accumulation of salts in the soil did not influence gas exchange and efficiency of water use, but caused an increase in the levels of Na+ in the leaves and stems. Despite the differences observed in the levels of Na, one can not relate them the variables of gas exchange, since they were not affected by the irrigation water salinity. The effects of salts on the production of total biomass and productivity of the plants were more expressive in plants under monoculture, especially in the bean-to-rope culture. The microclimate condition of intercropping system may have contributed to reduce the influence of salinity on productivity, mainly of bean-to-rope culture, resulting in higher values of efficient land use. / As alteraÃÃes no microclima em um cultivo consorciado podem tambÃm alterar as respostas das plantas a alguns fatores abiÃticos, dentre eles, a salinidade. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influÃncia da salinidade da Ãgua de irrigaÃÃo sobre as trocas gasosas, teores de Ãons, crescimento, produtividade e eficiÃncia do uso da terra em sistemas de monocultivo e consÃrcio, utilizando-se plantas de milho e feijÃo-de-corda. O experimento foi realizado durante dois anos seguindo um delineamento em blocos ao acaso, em parcelas subsubdivididas, sendo as parcelas formadas pelo ano de cultivo (2012 e 2013), as subparcelas pela salinidade da Ãgua de irrigaÃÃo (0,9, 2,5 e 5,0 dS m-1) e as subsubparcelas pelos sistemas de cultivo (feijÃo-de-corda, milho e milho mais feijÃo-de-corda em consÃrcio). Os cultivos irrigados foram conduzidos durante as estaÃÃes secas dos anos 2012 e 2013, e foram realizadas coletas de amostras de solo antes e apÃs cada cultivo, e apÃs a passagem das estaÃÃes chuvosas de 2013/2014. Para facilitar a descriÃÃo dos resultados, a tese foi dividida em dois capÃtulos. O primeiro à referente ao crescimento e produtividade. As variÃveis analisadas foram: produÃÃo de biomassa, produtividade e eficiÃncia do uso da terra. O segundo à referente Ãs trocas gasosas e nutriÃÃo mineral. As variÃveis analisadas foram: condutÃncia estomÃtica, fotossÃntese, transpiraÃÃo, eficiÃncia do uso da Ãgua, teores de Na+, K+ e Cl+ nas folhas e caule. O acÃmulo de sais no solo aumentou proporcionalmente aos valores de condutividade elÃtrica da Ãgua de irrigaÃÃo, sendo os maiores observados na cultura do milho, fato explicado pela maior duraÃÃo do ciclo e maior lÃmina de irrigaÃÃo empregada nesta cultura. Os totais de chuvas verificados nas estaÃÃes chuvosas de 2013 e 2014 foram suficientes para promover a lixiviaÃÃo do excesso de sais abaixo da zona radicular das culturas. O acÃmulo de sais no solo nÃo influenciou as trocas gasosas e a eficiÃncia do uso da Ãgua, mas provocou aumento nos teores de Na+ nas folhas e caules. Apesar das diferenÃas observadas nos teores de Na, nÃo se pode relacionÃ-las as variÃveis de trocas gasosas, visto que estas nÃo sofreram influÃncia da salinidade da Ãgua de irrigaÃÃo. Os efeitos dos sais sobre a produÃÃo de biomassa total e produtividade das plantas se mostraram mais expressivos nas plantas sob monocultivo, notadamente na cultura do feijÃo-de-corda. A condiÃÃo microclimÃtica do sistema de consÃrcio pode ter contribuÃdo para reduzir a influÃncia da salinidade na produtividade, principalmente da cultura do feijÃo-de-corda, resultando em maiores valores do uso eficiente da terra.

O objetivo desse estudo in vitro foi comparar os efeitos de diferentes protocolos de irrigação final, envolvendo três soluções irrigadoras, submetidas ou não à ativação ultrassônica passiva (AUP), para a remoção de detritos e lama dentinária, após o preparo químico-mecânico do canal radicular de dentes bovinos. Os canais de 84 incisivos laterais bovinos foram classificados em 3 diferentes calibres e preparados com limas manuais acopladas a um contra-ângulo oscilatório (NSK, Tokio, Japão). As soluções irrigadoras testadas foram o NaOCL 2,5%, a CHX 2% e o soro fisiológico. Os dentes foram clivados e, no terço apical de uma das metades radiculares, foi confeccionado um sulco longitudinal, simulando extensões de canais ovais, posteriormente preenchidos com detritos artificiais. Essas metades, após justapostas, foram incluídas, individualmente, em muflas. Após randomização em seis grupos (n = 14) foram submetidas a diferentes protocolos de irrigação final. Nos grupos NaOCl/AUP, CHX/AUP e SORO/AUP a solução foi ativada ultrassonicamente 3 vezes por 20 segundos. Nos demais grupos, a AUP não foi utilizada. Em todos os grupos foi realizada uma irrigação com 5ml de EDTA 17% durante três minutos, seguida de 2ml da respectiva solução irigadora. Foram estabelecidos escores para a remoção de detritos e lama dentinária e a avaliação foi realizada por microscopia eletrônica de varredura. Foi demonstrada associação entre os escores de remoção de detritos e os protocolos que utilizaram AUP (P < 0,05). Não foi observada associação entre os escores de remoção de lama dentinária e os protocolos que utilizaram ou não AUP (P = 0,766), entretanto, houve associação entre os escores de remoção de lama dentinária e as soluções irrigadoras (P < 0,05). Os protocolos de irrigação final que utilizaram AUP foram mais efetivos na remoção de detritos do terço apical do que os que não utilizaram. Os protocolos de irrigação final que utilizaram NaOCl 2,5% e EDTA foram mais efetivos na remoção de lama dentinária do terço apical do que os que utilizaram CHX 2% e SORO, independentemente da utilização da AUP. Os diferentes calibres de dilatação não influenciaram na remoção de detritos e lama dentinária do terço apical. / The aim of this in vitro study was to compare the effects of different final irrigation protocols, involving three irrigants, assossiated or not to passive ultrasonic irrigation (PUI). Debris and smear layer removal were evaluated after chemo-mechanical preparation of the bovine root canals. Eighty-four bovine lateral incisors were classified into three initial apical diameters and prepared with hand files attached to an oscillating handpiece (NSK, Tokio, Japan). The irrigants tested were 2.5% NaOCl, 2% CHX and saline. The teeth were split longitudinaly and in the apical third of one canal wall, a standardized groove was performed in order to simulate extensions of oval canals. Following this, these grooves were filled with dentin debris. After reassembling, the halves were included in a muffle. They were randomly divided into six groups (n = 14) and underwent to different final irrigation protocols. In groups NaOCl/PUI, CHX/PUI and SALINE/PUI the solution was ultrasonically activated 3 times for 20 seconds. In the other groups, PUI was not used. Irrigation with 5 ml 17% EDTA for three minutes followed by 2ml of the respective irrigant was performed in all groups. Specimens were scored for debris and smear layer removal and analyzed under scanning electron microscope. There was an association between the score of debris removal and protocols that used PUI (P < 0.05). No association was observed between the score of smear layer removal and the protocols that used PUI or not (P = 0.766); however, there was an association between the score of smear layer removal and the irrigants (P < 0.05). The final irrigation protocols that used PUI were more effective in removing debris from the apical third of those who did not. The final irrigation protocols that used 2,5% NaOCl and EDTA were more effective in removing smear layer at the apical third than the protocols that used 2% CHX and saline, regardless of the use PUI. Different apical diameters did not influence the debris and smear layer removal at the apical third.

A disponibilidade da água fornecida para a agricultura reduz-se por efeitos das mudanças dos ciclos hidrológicos e pelo crescimento populacional, portanto, põem-se em risco a sustentabilidade dos sistemas de irrigação comunitários. Em vista de isso, os usuários da irrigação estabelecem estratégias que permitam sobrelevar as novas realidades. Sem embargo, as políticas e a análise da gestão e manejo da irrigação são feitas a partir da hidrologia, a hidráulica, sociologia e economia de forma separada, em esse sentido, o propósito de este trabalho foi estudar as inter-relações sociais, ambientais, econômicas e culturais que ocorrem nos sistemas de irrigação comunitários e como o enfoque da gestão comunitária da água estabelecida na constituição e legislação do Equador no marco do Bom Viver, ajuda a sua sustentabilidade e a melhorar o uso da água na agricultura. O estudo foi realizado em 13 sistemas de irrigação comunitários da bacia do rio Pisque, localizada na serra norte do Equador. Foi usada a metodologia de dinâmica de sistemas a qual permite, avaliar sistemas complexos de forma qualitativa e quantitativa. A participação da organização comunitária foi importante e foram usadas ferramentas como: observações em campo, entrevistas, etnografia, grupos de diálogo e avaliações de vazões e volume da água utilizada na produção agrícola. Neste trabalho se encontrou que a irrigação comunitária é concebida como um sistema integral, composto pela natureza, comunidade e infraestrutura, na qual os usuários da irrigação conformam organizações com resiliência, sendo a tecnificacão da irrigação uma estratégia para reduzir as perdas da água e incrementar a produtividade agrícola. Os indicadores, eficiência técnica e produtividade económica da água foram avaliados, em três sistemas de produção, leite, produção de flores em ambientes protegidos e na agricultura diversificada familiar, sendo a produção de flores a mais eficiente. A tecnificacão dos sistemas de irrigação melhora a agricultura, mas também provoca mudanças nos comportamentos socioculturais, no meio ambiente e nas relações socioeconômicas no território comunitário. Portanto o modelo para a gestão e manejo sustentável dos sistemas da irrigação comunitários considera estas realidades locais e conforma-se por três subsistemas, natureza, uso do solo e a comunidade, onde em cada um destes interatuam variáveis exógenas e endógenas que intervêm na sustentabilidade dos sistemas de irrigação. Incorporar variáveis sociais inerentes à comunidade na estrutura do modelo permitiu identificar e compreender o comportamento das causalidades nas variáveis da natureza e da produtividade do uso da água e do solo, de maneira que as soluções aos problemas, sejam abordadas de forma integral tendo em conta os princípios da sustentabilidade e do Bom Viver, sendo os fundamentos do enfoque da gestão comunitária da água. / The availability of water supplied to agriculture is reduced by the effects of the changes in the hydrological cycle and population growth. This fact puts at risk the sustainability of the community irrigation systems. Therefore, irrigation users stablish strategies that allow overcome new realities. However, the policies, management and operation of irrigation are done considering the hydrology, hydraulics, sociology, and economics separately. In this sense, the purpose of this work was to study the social, environmental, economic, and cultural interrelationships that occur in the community irrigation systems. In addition, this research analyses the community\'s water management approach established in Ecuador`s Constitution of 2008 focusing in the Good Living framework, which conceptually tries to reach sustainability and improve the use of water in agriculture. The study was conducted in 13 community irrigation systems at the Pisque river basin, located in the highlands in Ecuador. The methodology consisted in the systems dynamics which allows to evaluate complex systems in a qualitative and quantitative way. The participation of the community was a key element and different tools were applied such as field observations, interviews, ethnography, focus groups, and assessments of water flow and volume used in agricultural production. This study shows that community irrigation is conceived as an integrated system composed by nature, the community, and infrastructure. Within this system, the irrigation users form resilient organizations and the modernization of irrigation is a strategy to reduce water losses and increase agricultural productivity. The indicators technical efficiency and economic productivity of water were evaluated in three production systems: milk, flower production in protected environments, and family\'s diversified agriculture. The results demonstrate that flower production is the most efficient. The technification of the irrigation systems improves agriculture but also causes changes in the socio-cultural behavior, the environment, and the socio-economic relationships within the community. Thus, the model for the operation and a sustainable management of the community irrigation systems considers these local realities, and it is formed by three subsystems: nature, land use and community. Each subsystem has exogenous and endogenous variables that intervene in the sustainability of the irrigation systems. Social variables inherent to community were incorporated in the model structure which allowed identifying and understanding the behavior of the causalities in nature and water and land productivity. Therefore, solutions to problems are addressed in an integral way considering the principles of sustainability and Good Living, as fundamentals of the community\'s water management approach.

[ES] La introducción de soluciones tecnológicas en la agricultura permite reducir el uso de recursos y aumentar la producción de los cultivos. Además, la calidad del agua de regadío se puede monitorizar para asegurar la seguridad de los productos para el consumo humano. Sin embargo, la localización remota de la mayoría de los campos presenta un problema para proveer de cobertura inalámbrica a los nodos sensores y actuadores desplegados en los campos y los canales de agua para regadío. El trabajo presentado en esta tesis aborda el problema de habilitar la comunicación inalámbrica entre los dispositivos electrónicos desplegados para la monitorización de la calidad del agua y el campo a través de un protocolo de comunicación y arquitectura heterogéneos. La primera parte de esta tesis introduce los sistemas de agricultura de precisión (PA) y la importancia de la monitorización de la calidad del agua y el campo. Asimismo, las tecnologías que permiten la comunicación inalámbrica en sistemas PA y el uso de soluciones alternativas como el internet de las cosas bajo tierra (IoUT) y los vehículos aéreos no tripulados (UAV) se introducen también. Después, se realiza un análisis en profundidad del estado del arte respecto a los sensores para la monitorización del agua, el campo y las condiciones meteorológicas, así como sobre las tecnologías inalámbricas más empleadas en PA. Además, las tendencias actuales y los desafíos de los sistemas de internet de las cosas (IoT) para regadío, incluyendo las soluciones alternativas introducidas anteriormente, han sido abordados en detalle. A continuación, se presenta la arquitectura propuesta para el sistema, la cual incluye las áreas de interés para las actividades monitorización que incluye las áreas de los canales y el campo. A su vez, la descripción y los algoritmos de operación de los nodos sensores contemplados para cada área son proporcionados. El siguiente capítulo detalla el protocolo de comunicación heterogéneo propuesto, incluyendo los mensajes y alertas del sistema. Adicionalmente, se presenta una nueva topología de árbol para redes híbridas LoRa/WiFi multisalto. Las funcionalidades específicas adicionales concebidas para la arquitectura propuesta están descritas en el siguiente capítulo. Éstas incluyen algoritmos de agregación de datos para la topología propuesta, un esquema de las amenazas de seguridad para los sistemas PA, algoritmos de ahorro de energía y tolerancia a fallos, comunicación bajo tierra para IoUT y el uso de drones para adquisición de datos. Después, los resultados de las simulaciones para las soluciones propuestas anteriormente son presentados. Finalmente, se tratan las pruebas realizadas en entornos reales para el protocolo heterogéneo presentado, las diferentes estrategias de despliegue de los nodos empleados, el consumo energético y la función de cuantificación de fruta. Estas pruebas demuestran la validez de la arquitectura y protocolo de comunicación heterogéneos que se han propuesto. / [CA] La introducció de solucions tecnològiques en l'agricultura permet reduir l'ús de recursos i augmentar la producció dels cultius. A més, la qualitat de l'aigua de regadiu es pot monitoritzar per assegurar la qualitat dels productes per al consum humà. No obstant això, la localització remota de la majoria dels camps presenta un problema per a proveir de cobertura sense fils als nodes sensors i actuadors desplegats als camps i els canals d'aigua per a regadiu. El treball presentat en aquesta tesi tracta el problema d'habilitar la comunicació sense fils entre els dispositius electrònics desplegats per a la monitorització de la qualitat de l'aigua i el camp a través d'un protocol de comunicació i arquitectura heterogenis. La primera part d'aquesta tesi introdueix els sistemes d'agricultura de precisió (PA) i la importància de la monitorització de la qualitat de l'aigua i el camp. Així mateix, també s'introdueixen les tecnologies que permeten la comunicació sense fils en sistemes PA i l'ús de solucions alternatives com l'Internet de les coses sota terra (IoUT) i els vehicles aeris no tripulats (UAV). Després, es realitza una anàlisi en profunditat de l'estat de l'art respecte als sensors per a la monitorització de l'aigua, el camp i les condicions meteorològiques, així com sobre les tecnologies sense fils més emprades en PA. S'aborden les tendències actuals i els reptes dels sistemes d'internet de les coses (IoT) per a regadiu, incloent les solucions alternatives introduïdes anteriorment. A continuació, es presenta l'arquitectura proposada per al sistema, on s'inclouen les àrees d'interès per a les activitats monitorització en els canals i el camp. Finalment, es proporciona la descripció i els algoritmes d'operació dels nodes sensors contemplats per a cada àrea. El següent capítol detalla el protocol de comunicació heterogeni proposat, així como el disseny del missatges i alertes que el sistema proposa. A més, es presenta una nova topologia d'arbre per a xarxes híbrides Lora/WiFi multi-salt. Les funcionalitats específiques addicionals concebudes per l'arquitectura proposada estan descrites en el següent capítol. Aquestes inclouen algoritmes d'agregació de dades per a la topologia proposta, un esquema de les alertes de seguretat per als sistemes PA, algoritmes d'estalvi d'energia i tolerància a fallades, comunicació per a IoUT i l'ús de drons per a adquisició de dades. Després, es presenten els resultats de les simulacions per a les solucions proposades. Finalment, es duen a terme les proves en entorns reals per al protocol heterogeni dissenyat. A més s'expliquen les diferents estratègies de desplegament dels nodes empleats, el consum energètic, així com, la funció de quantificació de fruita. Els resultats d'aquetes proves demostren la validesa de l'arquitectura i protocol de comunicació heterogenis propost en aquesta tesi. / [EN] The introduction of technological solutions in agriculture allows reducing the use of resources and increasing the production of the crops. Furthermore, the quality of the water for irrigation can be monitored to ensure the safety of the produce for human consumption. However, the remote location of most fields presents a problem for providing wireless coverage to the sensing nodes and actuators deployed on the fields and the irrigation water canals. The work presented in this thesis addresses the problem of enabling wireless communication among the electronic devices deployed for water quality and field monitoring through a heterogeneous communication protocol and architecture. The first part of the dissertation introduces Precision Agriculture (PA) systems and the importance of water quality and field monitoring. In addition, the technologies that enable wireless communication in PA systems and the use of alternative solutions such as Internet of Underground Things (IoUT) and Unmanned Aerial Vehicles (UAV) are introduced as well. Then, an in-depth analysis on the state of the art regarding the sensors for water, field and meteorology monitoring and the most utilized wireless technologies in PA is performed. Furthermore, the current trends and challenges for Internet of Things (IoT) irrigation systems, including the alternate solutions previously introduced, have been discussed in detail. Then, the architecture for the proposed system is presented, which includes the areas of interest for the monitoring activities comprised of the canal and field areas. Moreover, the description and operation algorithms of the sensor nodes contemplated for each area is provided. The next chapter details the proposed heterogeneous communication protocol including the messages and alerts of the system. Additionally, a new tree topology for hybrid LoRa/WiFi multi-hop networks is presented. The specific additional functionalities intended for the proposed architecture are described in the following chapter. It includes data aggregation algorithms for the proposed topology, an overview on the security threats of PA systems, energy-saving and fault-tolerance algorithms, underground communication for IoUT, and the use of drones for data acquisition. Then, the simulation results for the solutions previously proposed are presented. Finally, the tests performed in real environments for the presented heterogeneous protocol, the different deployment strategies for the utilized nodes, the energy consumption, and a functionality for fruit quantification are discussed. These tests demonstrate the validity of the proposed heterogeneous architecture and communication protocol. / García García, L. (2021). Architecture and communication protocol to monitor and control water quality and irrigation in agricultural environments [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174223

Ägypten hat durch kollektive Bewässerungsmaßnahmen, insbesondere durch gemeinsame Pumpstationen (SPS), die Wasserbewirtschaftung für Landwirte gefördert. Diese Dissertation untersucht kollektive Handlungsprobleme bei SPS in Ägypten, fokussiert auf (i) Bedingungen für eine funktionierende SPS, (ii) wie physische und institutionelle Eigenschaften der SPS zu ungleicher Wasserverteilung beitragen, und (iii) wie soziale Gemeinschaftsmerkmale und SPS-Regeln die Bewältigung von Wasserknappheit beeinflussen. Mit Fuzzy Set Qualitative Comparative Analysis (fsQCA), Crisp Set Qualitative Comparative Analysis (csQCA) und einer vergleichenden Fallanalyse werden Daten von 45 SPS im Nildelta analysiert. Die fsQCA zeigt drei Wege für funktionierende SPS: (1) klare Regeln für Allokation, Überwachung und Sanktionen; (2) kleine Gruppen bei großen Bewässerungsflächen; oder (3) ausreichende Wasserzufuhr und passende Lage des SPS-Einzugsgebiets. Die csQCA zeigt zwei Wege zu asymmetrischer Wasserverteilung: das Vorhandensein sowohl alternativer Wasserquellen als auch individueller Pumpmaschinen in Verbindung mit unzureichender Durchsetzung der Regeln; oder das Vorliegen einer räumlichen Wasserverteilung, unzureichender Regelumsetzung und mangelhafter Bereitstellungsregeln. Abschließend zeigt die fallbezogene Analyse, dass kleine Gruppen, positive Erfahrungen und gleichmäßiger Zugang zu Wasserquellen das Teilen von Wasserknappheit fördern, während große Gruppen, negative Erfahrungen und ungleicher Zugang die Bewältigung behindern. Diese Dissertation erweitert das Verständnis für das Zusammenspiel physischer, sozialer und institutioneller SPS-Merkmale in kollektiven Bewässerungssystemen, indem kausale Zusammenhänge beleuchtet und Konfigurationen identifiziert werden, die SPS-Ergebnisse beeinflussen. / Egypt has worked to enhance irrigation management through collective action initiatives, notably by establishing shared pumping stations (SPSs) to aid farmers in water management. This thesis investigates collective action challenges facing SPSs in Egypt, focusing on (i) conditions that enable effective SPS function, (ii) how the physical and institutional characteristics of SPSs contribute to asymmetric water distribution among farmers, and (iii) how community social attributes and the institutional rules of the SPS shape the outcome of sharing or not sharing water shortage. Using Fuzzy Set Qualitative Comparative Analysis (fsQCA), Crisp Set Qualitative Comparative Analysis (csQCA), and within-case comparative analysis, this research draws on empirical data from 45 SPSs in Egypt’s Nile Delta. The fsQCA findings reveal three pathways for successful SPS operation: (1) effective rules for allocation, monitoring, and sanctions; (2) small group size combined with large irrigated areas; or (3) adequate water supply and appropriate location of the SPS command area. The csQCA analysis indicates two paths leading to asymmetric water distribution: the existence of both alternative water sources and individual-pumping machines coupled with inadequate rule enforcement; or the existence of spatial variability of water, inadequate rules enforcement, and inadequate provisioning rules. Finally, within-case analysis shows that small groups, positive past experiences, and uniform access to water sources enhance sharing water shortage. Conversely, large groups, negative past experiences, and unequal access to water sources hinder sharing water shortage. This thesis deepens understanding of the interplay between physical, social, and institutional SPS attributes in promoting or hindering collective action by elucidating causal complexities in common-pool resource systems and identifying key configurations that influence SPS outcomes.