[Abstract]: Scarcity of fresh water has led to use of low quality waters (high sodicity and salinity) that were considered unsuitable for irrigation in the past. Mismanagement of irrigation using this water can increase the potential for soil degradation and limit crop production in the long term. Irrigation using highly saline-sodic water requires appropriate management to avoid long term development of sodicity and salinity problems. The main factors that control the sodicity and salinity problems are maintenance of sufficientleaching and avoidance of soil structure degradation due to sodicity. The management options are determined by complex factors such as soil type and condition, water quality, irrigation practice and crop type.Investigating the management options for using highly saline-sodic water in irrigation experimentally is costly and time consuming. However, it could be done using anappropriate modelling tool that can handle the degradation of soil structure due to sodicity along with the chemical reaction system within the soil profile. UNSATCHEM has been widely used to model sodicity and salinity effects under irrigation. It has a feature to deal with soil structure degradation along with water and solute movement, major ion chemistry, CO2 production and movement and heat transfer under sodic conditions. It uses a hydraulic conductivity reduction function torelate the change of chemical properties to the change in hydraulic properties of the soil. However, the evaluation of the hydraulic conductivity reduction function underhigh sodicity during simulation has not been done. Hence, the core of this research project has been to improve quantification of soil structure degradation under sodicconditions and enhance the modelling of water and solute movement under sodic conditions. The hydraulic conductivity reduction function incorporated inUNSATCHEM was evaluated using data obtained from soil column experiments.Columns of two local soils were used in an experiment to investigate the effect on soil structural stability of different amendments to highly saline-sodic water rich withbicarbonates (EC = 4.6 dS/m and SAR = 117). The column experiments were used to examine the effect of reducing water pH to different levels using sulphuric acid andcombined gypsum and dilution treatments. It was found that reducing the pH of highly saline-sodic water did not enhance soil structural stability as the water applied hasnaturally high relative sodium concentrations. However, the application of diluted highly saline-sodic water amended with gypsum showed no significant effect on soil structure and permeability. It is concluded that different amendments associated with appropriate irrigation management can be applied to sustain irrigation and prevent long term salinity and sodicity problems.The data from the column experiments was used to evaluate the quantification of the soil structure degradation in UNSATCHEM. The resultant simulations for the soilcolumns showed that the estimated outflow and hydraulic conductivity were less than the experimental measurements, which suggested that the soil structure degradationwas not accounted for properly. The sodicity effect was accounted for in UNSATCHEM by a reduction function, which is a combined function of the McNeal (1968) clay swelling model and the Simunek et al. (1996) pH effect equations. The empirical pH effect equation accounts for the reduction of the conductivity due to increasing pH and clay swelling. The evaluation of UNSATCHEM under highly sodic conditions suggests that the hydraulic conductivity reduction function is limiting the UNSATCHEM performance.Consideration of the first term of the hydraulic conductivity reduction function (i.e. the McNeal (1968) clay swelling model) has highlighted the weaknesses of the McNeal model and led to develop a generic clay swelling model (GCSM). Calibration of the GCSM using the data of McNeal showed good agreement between the estimated and measured relative conductivity data. Further calibration of the GCSM using relative conductivity data obtained for five local soils also showed good agreement between the model estimation and the measured data.Coding of the generic clay swelling model into UNSATCHEM and re-simulating the column experiments showed that the modelling process is improved compared with theUNSATCHEM version containing the McNeal (1968) clay swelling model. However, the outflow and conductivity values produced were still less than measured values. This result suggested that further investigations are required to identify the effect of pH on the change of hydraulic conductivity, cation exchange capacity, and the exchangeable sodium percentage. Further research is also required regarding bicarbonate chemistry duringapplication of highly saline-sodic water.

A escassez natural de água doce no mundo tem sido agravada pela poluição dos cursos de água. Os sistemas de tratamento de esgotos geram resíduos, dentre eles, o efluente de esgoto tratado, que quando lançado em rios, tem causado impacto ambiental. O uso do efluente de esgoto tem sido considerado uma prática importante para minimizar os impactos negativos aos corpos d’água, sendo que o uso agrícola tem ganhado popularidade em muitos países. Além de se constituir em fonte de água para culturas agrícolas e florestais, o efluente possui elementos essenciais para a nutrição de plantas. No entanto, apesar dos benefícios concretos com o aproveitamento do efluente de esgoto tratado na agricultura, a presença de alguns constituintes como, por exemplo, o Na, pode trazer sérias restrições ao seu uso. O aumento do teor de Na no solo provocado pela irrigação com efluente pode causar toxidez para algumas culturas e modificar propriedades do solo. O presente estudo teve como objetivo verificar os possíveis efeitos da irrigação com efluente em algumas propriedades químicas e físicas de um ARGISSOLO VERMELHO Distrófico cultivado com capim-Tifton 85 no município de Lins/SP. Para atingir o objetivo citado foram realizados estudos que visaram: (i) monitorar a qualidade do efluente, da água de irrigação e da solução do solo quanto à alcalinidade, condutividade elétrica (CE), pH, razão de adsorção de sódio (RAS) e quanto às concentrações de Na, Ca, K, Mg e Al; (ii) monitorar o pH do solo, a acidez potencial (H+Al), os teores dos cátions Na, K, Ca, Mg e Al trocáveis no solo; (iii) verificar a possível ocorrência de dispersão de argilas do solo devido à adição de Na via efluente de esgoto tratado e (iv) determinar a produção de massa seca do capim-Tifton 85 irrigado com água e com efluente. A irrigação com água e efluente foi realizada durante de seis meses por um sistema de irrigação por aspersão convencional, sendo que os volumes adicionados foram determinados com base na manutenção da umidade do solo para desenvolvimento do capim que teve crescimento diferenciado entre os tratamentos. O delineamento experimental foi o de blocos completos casualizados em parcelas subdivididas no tempo, com cinco tratamentos e quatro repetições. Tanto o efluente quanto a água apresentaram altos valores de RAS, porém, os menores valores foram observados para o efluente. A acidificação do solo e da solução ocorreu após irrigação com água e efluente. O Al trocável aumentou devido a redução do pH. Tanto a água quanto o efluente ocasionaram aumento do teor de Na no solo, devido à elevada concentração desse elemento na água e no efluente. A dispersão de argilas ocorreu em toda a área e o aumento com o tempo foi mais pronunciado em superfície o que está de acordo com o maior aumento do percentual de sódio trocável (PST) e da RAS da solução do solo. O efluente foi eficiente em suprir o capim-Tifton com água, não resultando em prejuízo de acúmulo de massa seca em relação ao tratamento de irrigação com água. / The natural scarcity of freshwater in the world has been aggravated by the pollution of the watercourses. The systems of treatment of sewage generate residues, such as treated sewage effluent, that when launched into rivers, has caused environmental impact. The use of the sewage effluent has been considered an important practice to minimize the negative impacts on the water supplies, and its use in agriculture has gained popularity in many countries. Besides being a water source for agricultural and forest cultures, the effluent contains essential elements for plant nutrition. However, despite the benefits of the use of treated sewage effluent in agriculture, the presence of some constituent such as Na brings restriction to its use. The level of Na in the soil may increase by means of the irrigation with effluent, and it may cause toxicity to some cultures and modify soil properties. The present study had the objective to verify the possible effects of the irrigation with effluent on some chemical and physical properties of a Typic Hapludults cultivated with Tifton 85 grass in the city of Lins/SP. The studies carried out aimed at: (i) monitoring the quality of the effluent, the irrigation water and the soil solution in relation to the alkalinity, electrical conductivity (EC), pH, sodium adsorption ratio (SAR) and in relation to the concentrations of Na, Ca, K, Mg and Al; (ii) monitoring the pH of the soil, the potential acidity (H+Al), the levels of Na, Ca, K, Mg cations and exchangeable Al in the soil; (iii) verifying the possible occurrence of clay dispersion in the soil due to addition of Na through treated sewage effluent and (iv) determining the production of dry mass of Tifton 85 grass. The irrigation with water and effluent was carried out for six months by the use of a sprinkler irrigation system, being that the added volumes had been determined on the basis of the maintenance of the humidity of the soil for the development of grass that had growth differentiated between the treatments. The experimental design was a split plot scheme of randomized blocks subdivided in time, with five treatments (A, E1, E2, E3 and E4) and four replications. Both effluent and water presented high values of SAR, however, lower values were observed for the effluent. The acidification of the soil and the solution occurred after the irrigation with water and effluent. The exchangeable Al increased due to the reduction of pH. Both water and effluent increased the level of Na in the soil, due to the high concentration of this element in the water and in the effluent. The dispersion of clay occurred in all the area, and the increase in time was higher in the surface in accordance with the highest increase of exangeable sodium percentage (ESP) and SAR of the soil solution. The effluent was efficient in supplying Tifton grass with water, not resulting in dry mass accumulation losses in relation to the treatment of irrigation with water.

A escassez natural de água doce no mundo tem sido agravada pela poluição dos cursos de água. Os sistemas de tratamento de esgotos geram resíduos, dentre eles, o efluente de esgoto tratado, que quando lançado em rios, tem causado impacto ambiental. O uso do efluente de esgoto tem sido considerado uma prática importante para minimizar os impactos negativos aos corpos d’água, sendo que o uso agrícola tem ganhado popularidade em muitos países. Além de se constituir em fonte de água para culturas agrícolas e florestais, o efluente possui elementos essenciais para a nutrição de plantas. No entanto, apesar dos benefícios concretos com o aproveitamento do efluente de esgoto tratado na agricultura, a presença de alguns constituintes como, por exemplo, o Na, pode trazer sérias restrições ao seu uso. O aumento do teor de Na no solo provocado pela irrigação com efluente pode causar toxidez para algumas culturas e modificar propriedades do solo. O presente estudo teve como objetivo verificar os possíveis efeitos da irrigação com efluente em algumas propriedades químicas e físicas de um ARGISSOLO VERMELHO Distrófico cultivado com capim-Tifton 85 no município de Lins/SP. Para atingir o objetivo citado foram realizados estudos que visaram: (i) monitorar a qualidade do efluente, da água de irrigação e da solução do solo quanto à alcalinidade, condutividade elétrica (CE), pH, razão de adsorção de sódio (RAS) e quanto às concentrações de Na, Ca, K, Mg e Al; (ii) monitorar o pH do solo, a acidez potencial (H+Al), os teores dos cátions Na, K, Ca, Mg e Al trocáveis no solo; (iii) verificar a possível ocorrência de dispersão de argilas do solo devido à adição de Na via efluente de esgoto tratado e (iv) determinar a produção de massa seca do capim-Tifton 85 irrigado com água e com efluente. A irrigação com água e efluente foi realizada durante de seis meses por um sistema de irrigação por aspersão convencional, sendo que os volumes adicionados foram determinados com base na manutenção da umidade do solo para desenvolvimento do capim que teve crescimento diferenciado entre os tratamentos. O delineamento experimental foi o de blocos completos casualizados em parcelas subdivididas no tempo, com cinco tratamentos e quatro repetições. Tanto o efluente quanto a água apresentaram altos valores de RAS, porém, os menores valores foram observados para o efluente. A acidificação do solo e da solução ocorreu após irrigação com água e efluente. O Al trocável aumentou devido a redução do pH. Tanto a água quanto o efluente ocasionaram aumento do teor de Na no solo, devido à elevada concentração desse elemento na água e no efluente. A dispersão de argilas ocorreu em toda a área e o aumento com o tempo foi mais pronunciado em superfície o que está de acordo com o maior aumento do percentual de sódio trocável (PST) e da RAS da solução do solo. O efluente foi eficiente em suprir o capim-Tifton com água, não resultando em prejuízo de acúmulo de massa seca em relação ao tratamento de irrigação com água. / The natural scarcity of freshwater in the world has been aggravated by the pollution of the watercourses. The systems of treatment of sewage generate residues, such as treated sewage effluent, that when launched into rivers, has caused environmental impact. The use of the sewage effluent has been considered an important practice to minimize the negative impacts on the water supplies, and its use in agriculture has gained popularity in many countries. Besides being a water source for agricultural and forest cultures, the effluent contains essential elements for plant nutrition. However, despite the benefits of the use of treated sewage effluent in agriculture, the presence of some constituent such as Na brings restriction to its use. The level of Na in the soil may increase by means of the irrigation with effluent, and it may cause toxicity to some cultures and modify soil properties. The present study had the objective to verify the possible effects of the irrigation with effluent on some chemical and physical properties of a Typic Hapludults cultivated with Tifton 85 grass in the city of Lins/SP. The studies carried out aimed at: (i) monitoring the quality of the effluent, the irrigation water and the soil solution in relation to the alkalinity, electrical conductivity (EC), pH, sodium adsorption ratio (SAR) and in relation to the concentrations of Na, Ca, K, Mg and Al; (ii) monitoring the pH of the soil, the potential acidity (H+Al), the levels of Na, Ca, K, Mg cations and exchangeable Al in the soil; (iii) verifying the possible occurrence of clay dispersion in the soil due to addition of Na through treated sewage effluent and (iv) determining the production of dry mass of Tifton 85 grass. The irrigation with water and effluent was carried out for six months by the use of a sprinkler irrigation system, being that the added volumes had been determined on the basis of the maintenance of the humidity of the soil for the development of grass that had growth differentiated between the treatments. The experimental design was a split plot scheme of randomized blocks subdivided in time, with five treatments (A, E1, E2, E3 and E4) and four replications. Both effluent and water presented high values of SAR, however, lower values were observed for the effluent. The acidification of the soil and the solution occurred after the irrigation with water and effluent. The exchangeable Al increased due to the reduction of pH. Both water and effluent increased the level of Na in the soil, due to the high concentration of this element in the water and in the effluent. The dispersion of clay occurred in all the area, and the increase in time was higher in the surface in accordance with the highest increase of exangeable sodium percentage (ESP) and SAR of the soil solution. The effluent was efficient in supplying Tifton grass with water, not resulting in dry mass accumulation losses in relation to the treatment of irrigation with water.

Já há muito tempo, a irrigação de cultivos agrícolas é praticada e considerada uma alternativa interessante e útil à disposição dos efluentes gerados pelas estações de tratamento de esgoto doméstico. Como qualquer outro resíduo, o uso agrícola implica em algumas vantagens, tais como o fornecimento contínuo de umidade e de determinados nutrientes, mas também desvantagens, ocasionando a adição de sais e de possíveis patógenos e contaminantes orgânicos. Apesar da utilização de efluente de esgoto tratado ser parte integrante da gestão hídrica em muitos países, até o presente momento não se conhece nenhum outro estudo onde se utilizou e avaliou os efeitos do mesmo na irrigação da cultura da cana-de-açúcar em condições tropicais. Para este fim, amostras de solo foram coletadas e analisadas em 3 diferentes épocas. A irrigação se estendeu por aproximadamente 16 meses. O arranjo experimental foi o de blocos com parcelas subdivididas no tempo, com 5 tratamentos e 4 repetições. Os tratamentos empregados foram: (i) Controle sem aplicação de nitrogênio (N) mineral e sem irrigação; (ii) T100 a T200, 50% da dose de N recomendada via fertilização mineral e irrigação com, respectivamente, 100, 125, 150 e 200% da demanda hídrica da cultura. A produtividade foi, por ocasião do primeiro corte, positivamente influenciada pela irrigação com efluente secundário de esgoto tratado (ESET). Alterações na nutrição da cultura da cana foram pouco evidentes (teores foliares, colmo e caldo). O ESET ocasionou ligeira amenização tanto da acidez ativa (pH) quanto potencial (H+Al) Os efeitos mais pronunciados da irrigação ocorreram para os parâmetros indicadores da sodicidade/salinidade do solo, com incrementos significativos nas concentrações de sódio (Na) trocável, Na solúvel, percentual de sódio trocável (PST) e condutividade elétrica da solução do solo (CE). Estes aumentos, por sua vez, estão relacionados aos elevados teores de Na do efluente em associação com as baixas concentrações de cálcio (Ca) e magnésio (Mg), relação expressa pelos valores de razão de adsorção de sódio (RAS) do efluente. Alterações nas concentrações dos demais cátions também ocorreram, entretanto, foram menos características. As perspectivas quanto à utilização do ESET na irrigação da cana-de-açúcar são bastante promissoras, haja vista a crescente importância da cultura e a predominância do cultivo em condições de sequeiro. Entretanto, a manutenção da produtividade da cultura em patamares elevados implicará, necessariamente, a adoção de práticas específicas de manejo a fim de superar as limitações impostas pelos incrementos dos indicadores de salinidade e sodicidade do sistema solo-planta. / Since long ago agricultural irrigation has been practiced and considered as an interesting and beneficial alternative to the disposal of domestic sewage effluent. As all other residues, agricultural use implies both advantages, supplying crops continuously with water and some needed nutrients, and also disadvantages, through addition of salts and possible pathogens and organic contaminants. Although domestic sewage effluent is part of an integrated water management on many countries, none similar research is known involving sugarcane irrigation in tropical conditions. Three soil sampling campaigns were conducted. Soil samples were analyzed for quantifying acidity and exchangeable cations. Irrigation was applied for approximately 16 months. The experimental design was composed of a complete block, with five treatments and four replicates. Applied treatments where: (i) Control-no irrigation and no mineral-N applied; (ii)T100-T200, addition of 50% of the recommended mineral-N fertilization and irrigation with 100%, 125%, 150% and 200% of the crop water demand, respectively. Plant yield was positively affected by secondary-treated sewage effluent (STSE) irrigation. A small amelioration of the actual and potential soil acidity was observed for the highest dose of irrigation. The dominant effect of irrigation corresponded to increased concentrations of salinity-sodicity indicators, such as exchangeable sodium (Na), soluble Na, sodium saturation (ESP) and electrical conductivity of soil solution (EC). These increments are related to high Na concentrations for the applied effluent together with low calcium (Ca) and magnesium (Mg), relation expressed and defined by sodium adsorption ratio (SAR). Changes for other exchangeable cations also occurred, although not as clear and defined as for Na. Perspectives for STSE irrigation for sugarcane are promising, considering the growing importance of sugarcane crop and the very low cultivated area that is actually irrigated in the São Paulo State. However, the maintenance of crop productivity at high levels will necessarily imply the adoption of specific management practices suitable for ameliorating the limitations imposed by increasing salinity-sodicity parameters of the soil-plant system.

Plugged and abandoned well pads throughout the Uintah Basin face reclamation challenges due to factors including a harsh climate, invasive species, and high salt loads. Finding ways to alleviate soil sodicity could improve soil reclamation success. Gypsum, sulfur, activated carbon, and Biochar are being applied to improve soil parameters negatively impacted by sodicity, but the direct impact of these amendments on Uintah Basin soils is still largely unknown. The aim of this study was two-fold. (1) Evaluate the effectiveness of gypsum, sulfuric acid, Biochar, activated carbon, and combinations of these amendments in reducing the impact of soil sodicity of the Desilt and Conglomerate soils by measuring amendment impact on percent dispersion, saturated hydraulic conductivity, crust bulk density, infiltration, and crust formation. (2) Compare a crust bulk density method using ImageJ to the clod wax density method and a modified linear extensibility percent equation to the linear extensibility percent equation to assess whether the novel methods can be used to accurately measure and calculate soil crust bulk density and shrink swell potential while reducing human error and analysis time.

Já há muito tempo, a irrigação de cultivos agrícolas é praticada e considerada uma alternativa interessante e útil à disposição dos efluentes gerados pelas estações de tratamento de esgoto doméstico. Como qualquer outro resíduo, o uso agrícola implica em algumas vantagens, tais como o fornecimento contínuo de umidade e de determinados nutrientes, mas também desvantagens, ocasionando a adição de sais e de possíveis patógenos e contaminantes orgânicos. Apesar da utilização de efluente de esgoto tratado ser parte integrante da gestão hídrica em muitos países, até o presente momento não se conhece nenhum outro estudo onde se utilizou e avaliou os efeitos do mesmo na irrigação da cultura da cana-de-açúcar em condições tropicais. Para este fim, amostras de solo foram coletadas e analisadas em 3 diferentes épocas. A irrigação se estendeu por aproximadamente 16 meses. O arranjo experimental foi o de blocos com parcelas subdivididas no tempo, com 5 tratamentos e 4 repetições. Os tratamentos empregados foram: (i) Controle sem aplicação de nitrogênio (N) mineral e sem irrigação; (ii) T100 a T200, 50% da dose de N recomendada via fertilização mineral e irrigação com, respectivamente, 100, 125, 150 e 200% da demanda hídrica da cultura. A produtividade foi, por ocasião do primeiro corte, positivamente influenciada pela irrigação com efluente secundário de esgoto tratado (ESET). Alterações na nutrição da cultura da cana foram pouco evidentes (teores foliares, colmo e caldo). O ESET ocasionou ligeira amenização tanto da acidez ativa (pH) quanto potencial (H+Al) Os efeitos mais pronunciados da irrigação ocorreram para os parâmetros indicadores da sodicidade/salinidade do solo, com incrementos significativos nas concentrações de sódio (Na) trocável, Na solúvel, percentual de sódio trocável (PST) e condutividade elétrica da solução do solo (CE). Estes aumentos, por sua vez, estão relacionados aos elevados teores de Na do efluente em associação com as baixas concentrações de cálcio (Ca) e magnésio (Mg), relação expressa pelos valores de razão de adsorção de sódio (RAS) do efluente. Alterações nas concentrações dos demais cátions também ocorreram, entretanto, foram menos características. As perspectivas quanto à utilização do ESET na irrigação da cana-de-açúcar são bastante promissoras, haja vista a crescente importância da cultura e a predominância do cultivo em condições de sequeiro. Entretanto, a manutenção da produtividade da cultura em patamares elevados implicará, necessariamente, a adoção de práticas específicas de manejo a fim de superar as limitações impostas pelos incrementos dos indicadores de salinidade e sodicidade do sistema solo-planta. / Since long ago agricultural irrigation has been practiced and considered as an interesting and beneficial alternative to the disposal of domestic sewage effluent. As all other residues, agricultural use implies both advantages, supplying crops continuously with water and some needed nutrients, and also disadvantages, through addition of salts and possible pathogens and organic contaminants. Although domestic sewage effluent is part of an integrated water management on many countries, none similar research is known involving sugarcane irrigation in tropical conditions. Three soil sampling campaigns were conducted. Soil samples were analyzed for quantifying acidity and exchangeable cations. Irrigation was applied for approximately 16 months. The experimental design was composed of a complete block, with five treatments and four replicates. Applied treatments where: (i) Control-no irrigation and no mineral-N applied; (ii)T100-T200, addition of 50% of the recommended mineral-N fertilization and irrigation with 100%, 125%, 150% and 200% of the crop water demand, respectively. Plant yield was positively affected by secondary-treated sewage effluent (STSE) irrigation. A small amelioration of the actual and potential soil acidity was observed for the highest dose of irrigation. The dominant effect of irrigation corresponded to increased concentrations of salinity-sodicity indicators, such as exchangeable sodium (Na), soluble Na, sodium saturation (ESP) and electrical conductivity of soil solution (EC). These increments are related to high Na concentrations for the applied effluent together with low calcium (Ca) and magnesium (Mg), relation expressed and defined by sodium adsorption ratio (SAR). Changes for other exchangeable cations also occurred, although not as clear and defined as for Na. Perspectives for STSE irrigation for sugarcane are promising, considering the growing importance of sugarcane crop and the very low cultivated area that is actually irrigated in the São Paulo State. However, the maintenance of crop productivity at high levels will necessarily imply the adoption of specific management practices suitable for ameliorating the limitations imposed by increasing salinity-sodicity parameters of the soil-plant system.