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Doctor of Philosophy / Department of Agronomy / P.V. Vara Prasad / Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) is the fifth most economically important cereal crop grown worldwide and adapted to a wide range of climatic conditions. Drought stress has been ranked as one of the most significant causes of crop yield loss with its effects on yield and yield components. Conservative water use by plants is one of the strategies that can be used as a drought coping mechanism. The slow wilting trait has been associated with conservative water use and has been found in some sorghum genotypes. The purpose of this study was to use canopy temperature to screen for drought tolerance in sorghum, evaluate water use efficiency for slow wilting sorghum genotypes and determine variability in root morphology and response to drought among sorghum genotypes. Canopy temperature studies were conducted under field conditions using infrared (IR) sensors while water use efficiency and root studies were conducted under greenhouse conditions. Our results showed a distinct separation in canopy temperature among genotypes under field conditions at 2:00 pm to 6:00 pm. Midday canopy temperature depression (CTD) was positively correlated to yield (R2 = 0.19) and harvest index (R2 = 0.11). CTD was also stable for all the genotypes during the period from 1:00 pm to 7:00 pm. There was a negative correlation between CTD and crop water stress index (CWSI) (R2 = 0.34) and a positive one between canopy temperature and CWSI (R2 = 0.50). Evaluation of genotypes for water use efficiency revealed significant variability among sorghum genotypes in the amount of water used (10.48 – 13.52 kg) and transpiration efficiency (TE) (2.64 – 7.11 g kg-1) among genotypes. Slow wilting genotypes were high in TE. Rooting depth increased for some genotypes under drought stress with genotype SC1124 recording the largest increase (180%). Total root length for some genotypes increased by 11 – 113% with genotypes SC224 and SC1019 recording the greatest increase. There was a positive correlation between water used and root length (R2 = 0.21). These results show that there is potential for selection of drought tolerance in sorghum and that genotypes with the slow wilting traits are efficient in water use.

Resumo: Clicar acesso eletrônico abaixo. / Orientador: Edivaldo Domingues Velini / Coorientador: Fernando Tadeu de Carvalho / Banca: Luis Fernando Nicolosi Bravin / Banca: Robinson Antonio Pitelli / Mestre

Taxas de transpiração inferiores às taxas potenciais limitam o crescimento e desenvolvimento vegetal e ocorrem em solos que apresentam condições hidráulicas inadequadas para a manutenção do fluxo de água requerido em direção às raízes de uma planta. A pesquisa que resultou nesta tese teve como objetivos: estimar em quais condições hidráulicas se inicia a redução da taxa de transpiração, em termos de potencial de fluxo matricial (Mcrit), teor de água ( ?crit), potencial matricial (hcrit) e condutividade hidráulica (Kcrit), para diferentes solos e condições atmosféricas; demonstrar experimentalmente que Mcrit é independente do tipo de solo e influenciado apenas pelas características radiculares e demanda atmosférica, ao contrário de ?crit, hcrit e Kcrit; comparar valores de Mcrit obtidos nos experimentos com respectivos valores de Mcrit estimados por um modelo de extração de água do solo por raízes, para uma mesma densidade radicular; propor uma alternativa para a estimativa de ?crit no solo, baseada na interrelação entre M, ? e h. O presente estudo conteve dois experimentos conduzidos em ambiente protegido, com plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.) cultivadas em vasos. O delineamento experimental utilizado, tanto no primeiro quanto no segundo experimento, foi o inteiramente casualizado com três repetições. Os tratamentos do primeiro experimento formaram uma combinação bifatorial 2x2 (solos: argiloso e arenoso; e regimes hídricos: sem e com deficiência hídrica) para as características das plantas e um fatorial (solos: argiloso e arenoso) para as condições hidráulicas críticas do solo. Para o segundo experimento os tratamentos tiveram uma combinação trifatorial 2x2x2 (solos: argiloso e arenoso; regimes hídricos: sem e com deficiência hídrica; e demandas atmosféricas: sem e com ventilação forçada) para as características das plantas e um bifatorial 2x2 (solos: argiloso e arenoso; e demandas atmosféricas: sem e com ventilação forçada) para as condições hidráulicas críticas. O ponto crítico (?crit, hcrit, Kcrit e Mcrit) foi identificado no dia anterior à transpiração relativa TR < 1. Compararam-se os valores de TR em função de ?, h, K e M observados no experimento (após o ponto crítico) com seus respectivos valores estimados por um modelo teórico, obtendo-se um bom ajuste. Verificaram-se diferenças na ordem de grandeza entre os valores de Mcrit observados no experimento em relação aos estimados por modelo (Mcrit*), em que Mcrit > Mcrit*. Em conseqüência disso, propôs-se uma alternativa para estimar as condições hidráulicas críticas para uma distribuição heterogênea da densidade radicular em frações de volume do solo. Os valores experimentais foram comparados aos obtidos pelo modelo, resultando nos índices RMSE (raiz do quadrado médio do erro), MAE (erro médio absoluto) e \"d\" (índice de concordância de Willmott). Os resultados evidenciaram que o Mcrit pode ser utilizado para identificar o início da taxa de transpiração decrescente e da diminuição na fotossíntese líquida, em plantas de feijão. Os valores de Mcrit podem ser transformados em ?crit e hcrit, que são mais facilmente medidos em campo. A heterogeneidade na distribuição do sistema radicular no solo infere em diferentes valores de Mcrit observados experimentalmente e obtidos por modelo. Pode-se estimar a TR com base nos valores de M (após o ponto crítico) para uma distribuição heterogênea das densidades radiculares em frações de volume do solo. O melhor ajuste ocorreu quando uma menor densidade radicular ocupasse uma maior fração de volume do solo (? 90%). / Transpiration lower than potential rates reduce plant productivity and occur in soils with hydraulic conditions that are inadequate to maintain the necessary water flux towards the plant roots. Soil physical models that describe root water uptake are an important tool to estimate this transpiration reduction. The research that resulted in this thesis aimed: to estimate under which hydraulic conditions occurs the onset of transpiration reduction in terms of matric flux potential (Mcrit), water content ( ?crit), pressure head (hcrit) and hydraulic conductivity (Kcrit) for different soil and atmospheric conditions; to demonstrate experimentally that Mcrit is independent of soil properties and only influenced by root characteristics and atmospheric demand, on the contrary of ?crit, hcrit e Kcrit; to compare values of Mcrit obtained in the experiments with Mcrit estimated by a root water uptake model at the same root length density; to estimate the onset of the falling rate phase from Mcrit values; to propose an alternative to estimate ?crit, based on the relationship among M, ? e h. The present study contained two greenhouse experiments with bean plants (Phaseolus vulgaris L.) in pots. A completely randomized design was used with three repetitions in both experiments. The treatments, in the first experiment, formed a factorial 2x2 combination (soils: loamy and sandy; and water regimes: irrigated and water deficit) for plant characteristics and a one-factorial was used for critical hydraulic conditions of the soil (soils: loamy and sandy). In the second experiment a 2x2x2 combination factorial was applied (soils: loamy and sandy; water regimes: irrigated and water deficit; and atmospheric demands: without and with forced ventilation) for plant characteristics and a 2x2 factorial (soils: loamy and sandy; and atmospheric demands: without and with forced ventilation) for the critical hydraulic conditions. The critical point (?crit, hcrit, Kcrit and Mcrit) was identified on the day previous to a relative transpiration TR <1. The TR values as a function of ?, h, K and M observed in the experiments (after occurrence of critical conditions) were compared with values estimated by a model, resulting in a good fit. The experimental values (Mcrit) and the model-estimated values (Mcrit*) were different, with Mcrit > Mcrit*. A model was proposed to estimate the critical hydraulic conditions by heterogeneous distribution of root densities in soil volume fractions. The experimental and model-estimated Mcrit were compared through the RMSE (root medium square error), MAE (medium absolute error) and \"d\" (agreement index of Willmott) indexes. The results showed that Mcrit can be used to identify the onset of the falling rate phase referring to transpiration and liquid photosynthesis for the bean crop. The Mcrit values can be transformed in ?crit and hcrit, which are easily measured at field. The heterogeneous distribution of the root system in the soil caused different values of Mcrit observed experimentally and Mcrit obtained by the model. A good estimation of TR was obtained through M values by using a heterogeneous distribution of root densities in the model. The best fit was obtained when a large soil volume fraction (? 90%) was modeled with a small root density and the remaining 10% with a high root density.

Conhecer o uso da água pelas árvores é fundamental para entender as interações entre o ambiente e as florestas e compreender seu crescimento por meio do entendimento dos processos que o governa. Objetivou-se com o trabalho determinar as taxas de transpiração, o crescimento e a eficiência do uso da água de árvores de Eucalyptus, por meio do método de Granier, em parcelas com e sem irrigação, além de compará-lo ao modelo de Penman-Monteith para estimativa da transpiração. O experimento foi realizado em um plantio de clone de Eucalyptus, instalado em março de 2001, no município de Eunápolis, BA. Para determinação da transpiração, foi avaliado o fluxo xilemático no período de agosto a dezembro de 2005, por meio de sondas instaladas no tronco das árvores. Para avaliação do crescimento das plantas, estimouse o incremento de biomassa nos tratamentos a cada quatro meses, enquanto que a eficiência do uso da água (EUA) foi obtida pela razão entre o incremento de biomassa e quantidade de água transpirada no período. Adicionalmente, foi avaliada a variação da umidade no perfil do solo pelo sistema TDR nos dois tratamentos. Foi necessário calibrar o método de Granier, pois se observou que a equação original subestimou significativamente o uso de água. A densidade mensal do fluxo de seiva variou de 16,4 a 35,5 cm³ cm-2 hora-1, sem diferir entre os tratamentos. Enquanto a transpiração média das árvores irrigadas foi igual ou superior às não irrigadas, atingindo valores da ordem de 68 a 79 L arv-1 dia-1, o incremento de biomassa foi superior no tratamento irrigado (16 kg planta-1) em relação ao não irrigado (10 kg planta-1), ou seja, o eucalipto não apresentou consumo de luxo de água, pois a água a mais transpirada pela árvores irrigadas foi efetivamente usada para auxiliar a fixação de carbono no tronco. A EUA não diferiu entre os tratamentos, com média de 1,0 g L-1. Observou-se que, independentemente do tratamento, árvores com maior biomassa inicial apresentaram EUA superior às árvores de menor porte durante o período do estudo. Obteve-se uma relação não linear entre condutância da copa e déficit de pressão de vapor, indicando que o eucalipto apresenta um controle estomático que limita a transpiração. Quando avaliado na escala mensal, o modelo de Penman-Monteith estimou com precisão a transpiração do eucalipto. / Estimating the water use by trees is fundamental to understand the interactions between environment and plants and to know more about the processes that governs it. This work aimed to determine the transpiration rates, the growth and the water use efficiency of clonal Eucalyptus trees, using the Granier method, with or without irrigation, besides comparing it to the Penman-Monteith model for estimating transpiration. The experiment was accomplished in a Eucalyptus clonal plantation installed in March of 2001, in Eunapolis city, State of Bahia, Brazil. For determination of transpiration, the sap flow was evaluated in the period of August to December of 2005, using probes installed in the trees stems. To evaluate tree growth the biomass increment was considered in the treatments every four months, while the water use efficiency (WUE) was obtained by the ratio between the biomass increment and amount of water transpired in the period. Additionally, the variation of humidity was evaluated in the soil profile by the TDR system in both treatments. It was necessary to calibrate the Granier method because it was observed that the original equation underestimated the water use. The monthly sap flow density ranged from 16,4 to 35,5 cm³ cm-2 hour-1 and not differing between treatments. While the average transpiration of the irrigated trees was equal or superior to the no irrigated ones, with values varying from 68 to 79 L day-1 per tree, the biomass increment was superior in the irrigated treatment (16 kg tree-1) in relation to the no irrigated (10 kg tree-1). This results points that the Eucalyptus did not present luxury consumption of water, because the additional water transpired by the irrigated trees was used to allocate more carbon to the stem. The WUE did not differ between treatments, with average of 1,0 g L-1. It was observed that, independently of the treatment, trees with larger initial biomass presented highest WUE in relation to the smaller trees during the studied period. It was obtained a no linear relationship between canopy conductance and vapor pressure deficit, indicating that Eucalyptus presents a strong stomatal control that limit the transpiration. When used at monthly scale, Penman-Monteith model evaluated the transpiration of the Eucalyptus accurately.

O cafeeiro arábica é extensamente cultivado em regiões tropicais, sendo cultura de grande importância econômica para o Brasil. Atualmente, ele é cultivado em áreas com deficiência hídrica, para as quais a irrigação suplementar é necessária para aumentar a produtividade e a qualidade da bebida. O aumento da eficiência da prática irrigacionista exige em primeiro lugar informação sobre o consumo hídrico do cafezal. Tendo em vista a falta de informações sobre esse consumo e, também, o fato de que os plantios adensados têm tido grande avanço no país, o presente estudo foi realizado com a finalidade de determinar a evapotranspiração de um cafezal Mundo Novo Apuatã e sua partição em transpiração dos cafeeiros e evapotranspiração da entrelinha. O cafezal, localizado em Piracicaba/SP, tinha plantio adensado (2500plantas/ha) e era irrigado por gotejamento. A evapotranspiração do cafezal foi determinada pelo método da razão de Bowen, enquanto que a transpiração foi estimada pelo modelo de Penman-Monteith adaptado, sendo este comparado com medidas de fluxo de seiva pelo método do balanço de calor no caule. Nessa confrontação, verificou-se razoável concordância entre a transpiração diária pelo modelo e o fluxo de seiva, havendo discordância em duas da quatro plantas avaliadas, provavelmente devido à forma de determinação da energia radiante absorvida pelas plantas e à relação entre esta e a área foliar dos cafeeiros, bem como aos erros introduzidos pela estimativa da condutância foliar à difusão de vapor. Observou-se que a transpiração dos cafeeiros representou 90% da evapotranspiração do cafezal no período em que a entrelinha da cultura tinha solo sem vegetação viva e 69% no período subseqüente, quando a entrelinha tinha vegetação desenvolvida. Com a separação da evapotranspiração em seus dois componentes, foi possível determinar que o coeficiente basal foi igual a 0,8 e que o coeficiente evaporativo igual 0,2, com um coeficiente de cultura global próximo da unidade. / Coffee arabica plants are extensively cultivated in tropical regions and it is a crop of great economic importance for Brazil. Currently, it is cultivated in areas with water deficits for which the irrigation is necessary to increase yields and drink quality. To increase irrigation efficiency one needs to know the water consumption of coffee plantation, information that is not easyly get specially in high density coffee plantations. The present study was carried out in order to determine the evapotranspiration of a coffee plantation Novo Mundo Apuatã and its partition in transpiration of coffee plants and interrow evapotranspiration. The coffee plantarion had a high density (2500 plants/ha) and drip irrigation. Evapotranspiration of coffee plantation was determined by Bowen ratio method, while transpiration was obtained by Penman-Monteith model, where this last one was compared with sap flow measures by heat balance method in stem. The comparison showed reasonable agreement between daily transpiration by model and sap flow data, with major disagreement in two of four evaluated plants wich was probably due to technique of determination of radiant energy absorbed by coffee plants. Moreover, the relation between the amount of absorbed radiant energy and leaf area of plants seems to contribute to discrepances between sap flow and estimated transpiration. The leaf resistance also introduced some error in estimated transpiration by Penman-Monteith model. It was verified that coffee plants transpiration represented 90% of total evapotranspiration of coffee plantation in the period when interrows had no living vegetation. In the subsequent period, when vegetation was developed, transpiration decrease to 69% of total evapotranspiration. Dividing evapotranspiration in its two components, it was determined that basal crop coefficient and evaporative coefficient were equal to 0,8 and 0,2, respectively, with a global crop coefficient next to unit.

Realizaram-se campanhas em árvores de cinco anos de idade de Pinus caribaea var. hondurensis e Pinus taeda em parcelas controle (sem fertilização e sem irrigação) e parcelas fertilizadas e irrigadas, durante o verão e o inverno de 2012 visando caracterizar as seguintes variáveis fisiológicas: i) Capacidade máxima fotossintética (Amax); ii) Fotossíntese ao longo do dia (A); iii) Variação da condutância estomática (gs) em relação ao aumento do déficit de pressão de vapor (DPV); e iv) Taxas máximas de carboxilização (Vcmax) e de transporte de elétrons (Jmax) via curvas A/Ci. O estudo foi realizado no projeto Produtividade Potencial do Pinus no Brasil, localizado na Estação Experimental da ESALQ/USP em Itatinga-SP.Foram escolhidas três árvores médias por parcela para as avaliações fisiológicas, realizadas com o LiCor 6400XT. A mensuração da Amax foi realizada no terço médio da copa, em dois galhos por árvore e em duas posições por galho, sendo realizada das 8 às 10 horas, e o comportamento da A, gs com o aumento do DPV, ocorreram de hora em hora, das 11 às 15 horas. Ao final, as acículas foram coletadas para a determinação da área foliar específica (AFE) e do nitrogênio foliar. As curvas A/Ci foram realizadas nas três árvores, um galho por árvore e duas posições por galho, entre 8 e 12 horas. Aos cinco anos o Pinus caribaea var. hondurensis apresenta o dobro do volume de madeira do que o Pinus taeda. As duas avaliações fisiológicas mostraram valores similares entre tratamentos, para cada espécie. Os valores de Amax foram maiores durante o verão e o Pinus caribaea var. hondurensis mostrou grande sensibilidade, comparativamente ao Pinus taeda. Ao analisar os dados de A e gs ao longo do dia, observa-se também maiores variações do Pinus caribaea var. honduresis. Os valores médios de Amax para o verão e o inverno foram 8,2 e 4,8 ?mol m-2 s-1 e 6,8 e 6,3 ?mol m-2 s-1 para o Pinus caribaea var. hondurensis e o Pinus taeda, respectivamente. Ocorreu redução dos valores de A e gs com o aumento do DPV, para ambas as campanhas em relação ao Pinus caribaea var. hondurensis e somente no inverno para o Pinus taeda. As duas espécies apresentaram relação positiva entre fotossíntese e transpiração, sendo que o Pinus caribaea var. hondurensis apresenta maior eficiência no uso da água. As médias da AFE e nitrogênio foliar foram de 9,6 m²kg-1, 10,1g Kg-1 e 10,0 m²kg-1, 13,4g Kg-1, para o Pinus caribaea var. hondurensis e Pinus taeda, respectivamente. Em relação aos parâmetros fotossintéticos o Pinus taeda se destacou em ambas as campanhas, com valores médios de Vcmax e Jmax maiores que o Pinus caribaea var. hondurensis, relacionado à maiores concentrações de nitrogênio foliar. Não houve relação entre o crescimento em biomassa das árvores e as medições da fotossíntese a nível foliar, indicando que outros processos a nível de copa, uso e alocação de fotossintetizados devem ser investigados para explicar a diferença de crescimento. / The campaigns were conducted in trees with five years old of Pinus caribaea var. hondurensis and Pinus taeda in control plots (no fertilization and no irrigation) and fertilized and irrigated plots during summer and winter of 2012 to characterize the physiological variables: i) maximum photosynthetic capacity (Amax), ii) Photosynthesis throughout the day (A); iii) Changes in stomatal conductance (gs) in relation to the increase in vapor pressure deficit (VPD), and iv) Maximum rates of carboxilization (Vcmax) and maximum rates of electron transport (Jmax) based on A/Ci curves. The study was conducted in the project Potential Productivity of Pinus in Brazil, located at the Experimental Station of ESALQ/USP in Itatinga-SP. Three average trees per plot were chosen for physiological evaluations, performed with the LiCor 6400XT. The Amax measurement was performed in the middle third of the crown, in two branches per tree and two positions per branch, taken from 8 to 10am. To get the response of A and gs with increasing VPD, the measurements continued every hour, from 11 am to 3 pm. At the end of the measurements, the needles were collected for determination of specific leaf area (SLA) and leaf nitrogen (N). The A/Ci curves were performed in three trees, one branch per tree and two positions per branch were taken from 8 am to 12 pm. At five years, the Pinus caribaea var. hondurensis showed two-fold the wood volume of Pinus taeda. Both physiological measurements showed similar results between treatments for each species. Amax values were higher during summer, and Pinus caribaea var. hondurensis shower greater sensitivity compared to Pinus taeda. A and gs throughout the day showed higher variation in Pinus caribaea var. hondurensis. The average values of Amax for summer and winter were 8.2, 4.8 ?mol m-2 s-1 and 6.75, 6.3 ?mol m-2 s-1 for Pinus caribaea var. hondurensis and Pinus taeda, respectively. There was a reduction of A and gs with the increasing of DPV, for both campaigns for the Pinus caribaea var. hondurensis and only in winter campaign for Pinus taeda. Thus, the two species have different behaviors in response to climatic changes. The two species showed a positive relationship between photosynthesis and transpiration, with Pinus caribaea var. hondurensis showing greater water use efficiency. The average SLA and needle nitrogen were 9.6 m² kg-1, 10.1g kg-1 and 10 m² kg-1, 13.4g kg-1 for Pinus caribaea var. hondurensis and Pinus taeda, respectively. Photosynthetic parameters in Pinus taeda was higher in both campaigns, with average values of Vcmax and Jmax greater than in Pinus caribaea var. hondurensis, related to higher concentration of needle nitrogen. There was no relationship between tree biomass growth and leaf-level measurements of photosynthesis, indicating that other processes at crown level, use and allocation of photosynthates should be investigated to explain the difference in growth.

O cafeeiro arábica é extensamente cultivado em regiões tropicais, sendo cultura de grande importância econômica para o Brasil. Atualmente, ele é cultivado em áreas com deficiência hídrica, para as quais a irrigação suplementar é necessária para aumentar a produtividade e a qualidade da bebida. O aumento da eficiência da prática irrigacionista exige em primeiro lugar informação sobre o consumo hídrico do cafezal. Tendo em vista a falta de informações sobre esse consumo e, também, o fato de que os plantios adensados têm tido grande avanço no país, o presente estudo foi realizado com a finalidade de determinar a evapotranspiração de um cafezal Mundo Novo Apuatã e sua partição em transpiração dos cafeeiros e evapotranspiração da entrelinha. O cafezal, localizado em Piracicaba/SP, tinha plantio adensado (2500plantas/ha) e era irrigado por gotejamento. A evapotranspiração do cafezal foi determinada pelo método da razão de Bowen, enquanto que a transpiração foi estimada pelo modelo de Penman-Monteith adaptado, sendo este comparado com medidas de fluxo de seiva pelo método do balanço de calor no caule. Nessa confrontação, verificou-se razoável concordância entre a transpiração diária pelo modelo e o fluxo de seiva, havendo discordância em duas da quatro plantas avaliadas, provavelmente devido à forma de determinação da energia radiante absorvida pelas plantas e à relação entre esta e a área foliar dos cafeeiros, bem como aos erros introduzidos pela estimativa da condutância foliar à difusão de vapor. Observou-se que a transpiração dos cafeeiros representou 90% da evapotranspiração do cafezal no período em que a entrelinha da cultura tinha solo sem vegetação viva e 69% no período subseqüente, quando a entrelinha tinha vegetação desenvolvida. Com a separação da evapotranspiração em seus dois componentes, foi possível determinar que o coeficiente basal foi igual a 0,8 e que o coeficiente evaporativo igual 0,2, com um coeficiente de cultura global próximo da unidade. / Coffee arabica plants are extensively cultivated in tropical regions and it is a crop of great economic importance for Brazil. Currently, it is cultivated in areas with water deficits for which the irrigation is necessary to increase yields and drink quality. To increase irrigation efficiency one needs to know the water consumption of coffee plantation, information that is not easyly get specially in high density coffee plantations. The present study was carried out in order to determine the evapotranspiration of a coffee plantation Novo Mundo Apuatã and its partition in transpiration of coffee plants and interrow evapotranspiration. The coffee plantarion had a high density (2500 plants/ha) and drip irrigation. Evapotranspiration of coffee plantation was determined by Bowen ratio method, while transpiration was obtained by Penman-Monteith model, where this last one was compared with sap flow measures by heat balance method in stem. The comparison showed reasonable agreement between daily transpiration by model and sap flow data, with major disagreement in two of four evaluated plants wich was probably due to technique of determination of radiant energy absorbed by coffee plants. Moreover, the relation between the amount of absorbed radiant energy and leaf area of plants seems to contribute to discrepances between sap flow and estimated transpiration. The leaf resistance also introduced some error in estimated transpiration by Penman-Monteith model. It was verified that coffee plants transpiration represented 90% of total evapotranspiration of coffee plantation in the period when interrows had no living vegetation. In the subsequent period, when vegetation was developed, transpiration decrease to 69% of total evapotranspiration. Dividing evapotranspiration in its two components, it was determined that basal crop coefficient and evaporative coefficient were equal to 0,8 and 0,2, respectively, with a global crop coefficient next to unit.

Taxas de transpiração inferiores às taxas potenciais limitam o crescimento e desenvolvimento vegetal e ocorrem em solos que apresentam condições hidráulicas inadequadas para a manutenção do fluxo de água requerido em direção às raízes de uma planta. A pesquisa que resultou nesta tese teve como objetivos: estimar em quais condições hidráulicas se inicia a redução da taxa de transpiração, em termos de potencial de fluxo matricial (Mcrit), teor de água ( ?crit), potencial matricial (hcrit) e condutividade hidráulica (Kcrit), para diferentes solos e condições atmosféricas; demonstrar experimentalmente que Mcrit é independente do tipo de solo e influenciado apenas pelas características radiculares e demanda atmosférica, ao contrário de ?crit, hcrit e Kcrit; comparar valores de Mcrit obtidos nos experimentos com respectivos valores de Mcrit estimados por um modelo de extração de água do solo por raízes, para uma mesma densidade radicular; propor uma alternativa para a estimativa de ?crit no solo, baseada na interrelação entre M, ? e h. O presente estudo conteve dois experimentos conduzidos em ambiente protegido, com plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.) cultivadas em vasos. O delineamento experimental utilizado, tanto no primeiro quanto no segundo experimento, foi o inteiramente casualizado com três repetições. Os tratamentos do primeiro experimento formaram uma combinação bifatorial 2x2 (solos: argiloso e arenoso; e regimes hídricos: sem e com deficiência hídrica) para as características das plantas e um fatorial (solos: argiloso e arenoso) para as condições hidráulicas críticas do solo. Para o segundo experimento os tratamentos tiveram uma combinação trifatorial 2x2x2 (solos: argiloso e arenoso; regimes hídricos: sem e com deficiência hídrica; e demandas atmosféricas: sem e com ventilação forçada) para as características das plantas e um bifatorial 2x2 (solos: argiloso e arenoso; e demandas atmosféricas: sem e com ventilação forçada) para as condições hidráulicas críticas. O ponto crítico (?crit, hcrit, Kcrit e Mcrit) foi identificado no dia anterior à transpiração relativa TR < 1. Compararam-se os valores de TR em função de ?, h, K e M observados no experimento (após o ponto crítico) com seus respectivos valores estimados por um modelo teórico, obtendo-se um bom ajuste. Verificaram-se diferenças na ordem de grandeza entre os valores de Mcrit observados no experimento em relação aos estimados por modelo (Mcrit*), em que Mcrit > Mcrit*. Em conseqüência disso, propôs-se uma alternativa para estimar as condições hidráulicas críticas para uma distribuição heterogênea da densidade radicular em frações de volume do solo. Os valores experimentais foram comparados aos obtidos pelo modelo, resultando nos índices RMSE (raiz do quadrado médio do erro), MAE (erro médio absoluto) e \"d\" (índice de concordância de Willmott). Os resultados evidenciaram que o Mcrit pode ser utilizado para identificar o início da taxa de transpiração decrescente e da diminuição na fotossíntese líquida, em plantas de feijão. Os valores de Mcrit podem ser transformados em ?crit e hcrit, que são mais facilmente medidos em campo. A heterogeneidade na distribuição do sistema radicular no solo infere em diferentes valores de Mcrit observados experimentalmente e obtidos por modelo. Pode-se estimar a TR com base nos valores de M (após o ponto crítico) para uma distribuição heterogênea das densidades radiculares em frações de volume do solo. O melhor ajuste ocorreu quando uma menor densidade radicular ocupasse uma maior fração de volume do solo (? 90%). / Transpiration lower than potential rates reduce plant productivity and occur in soils with hydraulic conditions that are inadequate to maintain the necessary water flux towards the plant roots. Soil physical models that describe root water uptake are an important tool to estimate this transpiration reduction. The research that resulted in this thesis aimed: to estimate under which hydraulic conditions occurs the onset of transpiration reduction in terms of matric flux potential (Mcrit), water content ( ?crit), pressure head (hcrit) and hydraulic conductivity (Kcrit) for different soil and atmospheric conditions; to demonstrate experimentally that Mcrit is independent of soil properties and only influenced by root characteristics and atmospheric demand, on the contrary of ?crit, hcrit e Kcrit; to compare values of Mcrit obtained in the experiments with Mcrit estimated by a root water uptake model at the same root length density; to estimate the onset of the falling rate phase from Mcrit values; to propose an alternative to estimate ?crit, based on the relationship among M, ? e h. The present study contained two greenhouse experiments with bean plants (Phaseolus vulgaris L.) in pots. A completely randomized design was used with three repetitions in both experiments. The treatments, in the first experiment, formed a factorial 2x2 combination (soils: loamy and sandy; and water regimes: irrigated and water deficit) for plant characteristics and a one-factorial was used for critical hydraulic conditions of the soil (soils: loamy and sandy). In the second experiment a 2x2x2 combination factorial was applied (soils: loamy and sandy; water regimes: irrigated and water deficit; and atmospheric demands: without and with forced ventilation) for plant characteristics and a 2x2 factorial (soils: loamy and sandy; and atmospheric demands: without and with forced ventilation) for the critical hydraulic conditions. The critical point (?crit, hcrit, Kcrit and Mcrit) was identified on the day previous to a relative transpiration TR <1. The TR values as a function of ?, h, K and M observed in the experiments (after occurrence of critical conditions) were compared with values estimated by a model, resulting in a good fit. The experimental values (Mcrit) and the model-estimated values (Mcrit*) were different, with Mcrit > Mcrit*. A model was proposed to estimate the critical hydraulic conditions by heterogeneous distribution of root densities in soil volume fractions. The experimental and model-estimated Mcrit were compared through the RMSE (root medium square error), MAE (medium absolute error) and \"d\" (agreement index of Willmott) indexes. The results showed that Mcrit can be used to identify the onset of the falling rate phase referring to transpiration and liquid photosynthesis for the bean crop. The Mcrit values can be transformed in ?crit and hcrit, which are easily measured at field. The heterogeneous distribution of the root system in the soil caused different values of Mcrit observed experimentally and Mcrit obtained by the model. A good estimation of TR was obtained through M values by using a heterogeneous distribution of root densities in the model. The best fit was obtained when a large soil volume fraction (? 90%) was modeled with a small root density and the remaining 10% with a high root density.