O reúso da água é uma prática amplamente estudada e recomendada por diversos pesquisadores como alternativa viável para suprir as necessidades hídricas e, parte das demandas nutricionais das plantas. No Brasil, esta atividade está em processo de desenvolvimento. Sua implantação está condicionada a especificidades locais, respeitando as legislações dos recursos hídricos, proteção ao meio ambiente e saúde pública. Além de fatores como qualidade do efluente tratado e seleção de culturas a serem irrigadas, faz-se necessário aplicar práticas adequadas de manejo, para conservação das propriedades físico-químicas e biológicas do sistema solo, planta e atmosfera. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação do comportamento dos íons na solução do solo e no solo, do fluxo de gases do efeito estufa e da produtividade da água da cultura, em um sistema de produção irrigado com efluente de abatedouro tratado por sistema anaeróbio, no cultivo de capim coastcross para feno, em diferentes doses de adubação nitrogenada. O delineamento experimental adotado foi em blocos ao acaso, com cinco tratamentos e quatro repetições, sendo estes: T1 - irrigação com água superficial e adição de 100% de adubação nitrogenada (AN) recomendada; T2, T3, T4 e T5 - irrigação com efluente tratado de abatedouro e adição de 0; 33%; 66% e 100 % de AN, respectivamente. Sendo a AN 50 kg ha-1 corte-1 de nitrogênio, na forma de ureia. O solo foi avaliado quimicamente nas profundidades de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m, para os parâmetros de fertilidade e sódio trocável. A solução do solo foi obtida por pasta de saturação para posterior análise dos íons Na+, Mg2+, Ca2+, K+, SO4-, NO2-, NO3- e NH4+. A produtividade da água foi determinada pela relação entre produção de massa seca do capim e lâmina de irrigação mais precipitação pluviométrica. A coleta de gases do solo foi realizada por câmaras estáticas e os gases analisados foram gás carbônico, metano e óxido nitroso, por cromatografia gasosa, para determinação do fluxo de gases do solo. Os dados foram avaliados nas estações inverno-primavera (ano 2017) e verão-outono (ano 2018). Os resultados comprovam o potencial do uso de efluentes tratados de abatedouro na irrigação do capim coastcross, como forma complementar ao tratamento anaeróbio. O manejo adotado concentrou os elementos químicos do solo na camada 0-0,20 m, profundidade efetiva do sistema radicular do capim. O aporte de sais ao solo ocorreu nos tratamentos com efluente, no período inverno-primavera, as precipitações ocorridas no período seguinte (verão) foram suficientes para lixiviar os sais para a camada inferior do solo. A análise de solução do solo comprovou o potencial de lixiviação de nitrogênio na forma de nitrato e nitrito, durante todo o período estudado, principalmente para o tratamento com efluente tratado de abatedouro e 100% da AN. Os tratamentos não influenciaram a produtividade da água. A avaliação do fluxo de gases de efeito estufa do solo comprovou a influência das variáveis climáticas e da umidade do solo, ao longo do tempo. O fluxo de CO2 foi maior na coleta de dezembro/2017, incrementado nos tratamentos com efluente. Considerando a dinâmica de solutos no solo, o potencial do aporte de nutrientes e o teor salino do efluente, assim como o fluxo de gases de efeito estufa do solo, o tratamento com efluente tratado de abatedouro, sem adubação nitrogenada, foi o tratamento mais adequado para as condições de desenvolvido do experimento. / Water reuse is a practice widely studied and recommended by several researchers as a viable alternative to meet water needs and part of the nutritional demands of plants. In Brazil, this activity is in the process of development. Its implementation is conditioned to local specificities, respecting the laws of water resources, protection of the environment and public health. In addition to factors such as the quality of the treated effluent and the selection of crops to be irrigated, it is necessary to apply appropriate management practices for the conservation of the physical-chemical and biological properties of the soil, plant and atmosphere system. In view of the above, the present work had the objective of evaluating the behavior of the ions in soil and soil solution, the greenhouse gas flow and the crop water productivity, in an irrigated production system with treated slaughterhouse effluent by anaerobic system, in the cultivation of coastcross grass for hay, at different doses of nitrogen fertilization. The experimental design was a randomized complete block design, with five treatments and four replications: T1 - irrigation with superficial water and addition of 100% of recommended nitrogen fertilization (AN); T2, T3, T4 and T5 - irrigation with treated effluent from slaughterhouse and addition of 0; 33%; 66% and 100% AN, respectively. Being the AN 50 kg ha-1 cut-1 of nitrogen, in the form of urea. The soil was chemically evaluated at depths of 0-0,20 m and 0,20-0,40 m, for fertility and exchangeable sodium parameters. The solution of the soil was obtained by saturation paste for later analysis of Na+, Mg2+, Ca2+, K+, SO4-, NO2-, NO3- and NH4+ ions. The water productivity was determined by the relation between dry mass production of the grass and irrigation blade plus rainfall. Soil gas collection was performed by static chambers and the gases analyzed were carbon dioxide, methane and nitrous oxides, all by gas chromatography, to determine the flow of soil gases. The data were evaluated in the seasons winter-spring (2017) and summer-autumn (2018). The results confirm the potential of the use of treated effluents from slaughterhouse on coastcross grass irrigation as a complementary form to the anaerobic treatment. The management adopted concentrated the chemical elements of the soil in the layer 0-0,20 m, effective depth of the grass root system. The contribution of salts in the soil occurred in the treatments with effluent, in the winter-spring period, the precipitations occurred in the following period (summer) were sufficient to leach the salts to the lower layer of the soil. The soil solution analysis showed the potential of nitrogen leaching in the form of nitrate and nitrite, during the whole studied period, mainly for treatment with slaughterhouse treated effluent and 100% AN. Treatments did not influence water productivity. The evaluation of the flow of greenhouse gases from the soil proved the influence of climatic variables and soil moisture over time. The CO2 flux was higher in the collection of December / 2017, increased in the treatments with effluent. Considering the dynamics of solutes in the soil, the nutrient supply potential and the saline content of the effluent, as well as the greenhouse gas flow of the soil, treatment with treated effluent from slaughterhouse, without nitrogen fertilization, was the most appropriate treatment for the developed conditions of the experiment.

Improving water use efficiency is included in the Sustainable Development Goals of the United Nations. Ethiopia is a developing country struggling with food production as well as water scarcity. This study presents the results of a statistical analysis of changes in water productivity (i.e. yield versus water usage), wheat yield and irrigation amount by implementation of irrigation scheduling in Koga Irrigation Scheme, north-west Ethiopia. Highest water usage (570 mm), lowest water productivity (0.5 kg m-3) and lowest yield (2800 kg ha-1) were obtained for the control group (i.e. traditional irrigation scheduling, based on experience). All groups which implemented some irrigation scheduling displayed higher water productivity than the control group. The highest water productivity and yield was achieved with a soil moisture sensor (Chameleon) technology, with increases of 58 % and 32 % with respect to the control group, respectively. Nitrogen had a positive effect on both yield and water productivity, however, the interaction effects between applied nitrogen and implemented irrigation scheduling were considered insignificant. This study is concluding that implementation of irrigation scheduling should be a successful approach for improving yield as well as water productivity in Koga. / En förbättrad effektivitet i vattenanvändningen ingår i Förenta nationernas Globala mål för hållbar utveckling. Etiopien är ett utvecklingsland med utmaningar i såväl matproduktion som vattenbrist. Denna studie presenterar resultaten av en statistisk analys av förändringar i vattenproduktivitet (dvs skörd per vattenmängd), skörd och bevattningmängd genom implementering av verktyg för bevattningsplanering i Koga bevattningsområde, nordvästra Etiopien. Högsta vattenförbrukning (570 mm), lägsta vattenproduktivitet (0,5 kg m-3) och lägsta skörd (2800 kg ha-1) erhölls för kontrollgruppen. Alla grupper som infört någon typ av bevattningsplanering visade högre vattenproduktivitet än kontrollgruppen (dvs traditionell bevattningsplanering baserad på erfarenhet). Den högsta vattenproduktiviteten och skörden uppnåddes med en vattenfuktsmätare (Chameleon), med ökningar på 58 % respektive 32 % jämfört med kontrollgruppen. Kväve hade en positiv effekt på både skörd och vattenproduktivitet, men interaktionseffekterna mellan kväve och de implementerade bevattningsplaneringarna ansågs försumbara. Denna studie drar slutsatsen att införandet av någon typ av bevattningsplanering bör vara ett framgångsrikt tillvägagångssätt för att förbättra skörd samt vattenproduktivitet i Koga. / “Using Remote Sensing in support of solutions to reduce agricultural water productivity gaps” (Capacity development for increasing water productivity) (GCP/INT/229/NET)

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

O reúso da água é uma prática amplamente estudada e recomendada por diversos pesquisadores como alternativa viável para suprir as necessidades hídricas e, parte das demandas nutricionais das plantas. No Brasil, esta atividade está em processo de desenvolvimento. Sua implantação está condicionada a especificidades locais, respeitando as legislações dos recursos hídricos, proteção ao meio ambiente e saúde pública. Além de fatores como qualidade do efluente tratado e seleção de culturas a serem irrigadas, faz-se necessário aplicar práticas adequadas de manejo, para conservação das propriedades físico-químicas e biológicas do sistema solo, planta e atmosfera. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação do comportamento dos íons na solução do solo e no solo, do fluxo de gases do efeito estufa e da produtividade da água da cultura, em um sistema de produção irrigado com efluente de abatedouro tratado por sistema anaeróbio, no cultivo de capim coastcross para feno, em diferentes doses de adubação nitrogenada. O delineamento experimental adotado foi em blocos ao acaso, com cinco tratamentos e quatro repetições, sendo estes: T1 - irrigação com água superficial e adição de 100% de adubação nitrogenada (AN) recomendada; T2, T3, T4 e T5 - irrigação com efluente tratado de abatedouro e adição de 0; 33%; 66% e 100 % de AN, respectivamente. Sendo a AN 50 kg ha-1 corte-1 de nitrogênio, na forma de ureia. O solo foi avaliado quimicamente nas profundidades de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m, para os parâmetros de fertilidade e sódio trocável. A solução do solo foi obtida por pasta de saturação para posterior análise dos íons Na+, Mg2+, Ca2+, K+, SO4-, NO2-, NO3- e NH4+. A produtividade da água foi determinada pela relação entre produção de massa seca do capim e lâmina de irrigação mais precipitação pluviométrica. A coleta de gases do solo foi realizada por câmaras estáticas e os gases analisados foram gás carbônico, metano e óxido nitroso, por cromatografia gasosa, para determinação do fluxo de gases do solo. Os dados foram avaliados nas estações inverno-primavera (ano 2017) e verão-outono (ano 2018). Os resultados comprovam o potencial do uso de efluentes tratados de abatedouro na irrigação do capim coastcross, como forma complementar ao tratamento anaeróbio. O manejo adotado concentrou os elementos químicos do solo na camada 0-0,20 m, profundidade efetiva do sistema radicular do capim. O aporte de sais ao solo ocorreu nos tratamentos com efluente, no período inverno-primavera, as precipitações ocorridas no período seguinte (verão) foram suficientes para lixiviar os sais para a camada inferior do solo. A análise de solução do solo comprovou o potencial de lixiviação de nitrogênio na forma de nitrato e nitrito, durante todo o período estudado, principalmente para o tratamento com efluente tratado de abatedouro e 100% da AN. Os tratamentos não influenciaram a produtividade da água. A avaliação do fluxo de gases de efeito estufa do solo comprovou a influência das variáveis climáticas e da umidade do solo, ao longo do tempo. O fluxo de CO2 foi maior na coleta de dezembro/2017, incrementado nos tratamentos com efluente. Considerando a dinâmica de solutos no solo, o potencial do aporte de nutrientes e o teor salino do efluente, assim como o fluxo de gases de efeito estufa do solo, o tratamento com efluente tratado de abatedouro, sem adubação nitrogenada, foi o tratamento mais adequado para as condições de desenvolvido do experimento. / Water reuse is a practice widely studied and recommended by several researchers as a viable alternative to meet water needs and part of the nutritional demands of plants. In Brazil, this activity is in the process of development. Its implementation is conditioned to local specificities, respecting the laws of water resources, protection of the environment and public health. In addition to factors such as the quality of the treated effluent and the selection of crops to be irrigated, it is necessary to apply appropriate management practices for the conservation of the physical-chemical and biological properties of the soil, plant and atmosphere system. In view of the above, the present work had the objective of evaluating the behavior of the ions in soil and soil solution, the greenhouse gas flow and the crop water productivity, in an irrigated production system with treated slaughterhouse effluent by anaerobic system, in the cultivation of coastcross grass for hay, at different doses of nitrogen fertilization. The experimental design was a randomized complete block design, with five treatments and four replications: T1 - irrigation with superficial water and addition of 100% of recommended nitrogen fertilization (AN); T2, T3, T4 and T5 - irrigation with treated effluent from slaughterhouse and addition of 0; 33%; 66% and 100% AN, respectively. Being the AN 50 kg ha-1 cut-1 of nitrogen, in the form of urea. The soil was chemically evaluated at depths of 0-0,20 m and 0,20-0,40 m, for fertility and exchangeable sodium parameters. The solution of the soil was obtained by saturation paste for later analysis of Na+, Mg2+, Ca2+, K+, SO4-, NO2-, NO3- and NH4+ ions. The water productivity was determined by the relation between dry mass production of the grass and irrigation blade plus rainfall. Soil gas collection was performed by static chambers and the gases analyzed were carbon dioxide, methane and nitrous oxides, all by gas chromatography, to determine the flow of soil gases. The data were evaluated in the seasons winter-spring (2017) and summer-autumn (2018). The results confirm the potential of the use of treated effluents from slaughterhouse on coastcross grass irrigation as a complementary form to the anaerobic treatment. The management adopted concentrated the chemical elements of the soil in the layer 0-0,20 m, effective depth of the grass root system. The contribution of salts in the soil occurred in the treatments with effluent, in the winter-spring period, the precipitations occurred in the following period (summer) were sufficient to leach the salts to the lower layer of the soil. The soil solution analysis showed the potential of nitrogen leaching in the form of nitrate and nitrite, during the whole studied period, mainly for treatment with slaughterhouse treated effluent and 100% AN. Treatments did not influence water productivity. The evaluation of the flow of greenhouse gases from the soil proved the influence of climatic variables and soil moisture over time. The CO2 flux was higher in the collection of December / 2017, increased in the treatments with effluent. Considering the dynamics of solutes in the soil, the nutrient supply potential and the saline content of the effluent, as well as the greenhouse gas flow of the soil, treatment with treated effluent from slaughterhouse, without nitrogen fertilization, was the most appropriate treatment for the developed conditions of the experiment.

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

ARAÚJO, Antonio Flávio Batista de. Demanda de água em sistemas de produção agrícola e seus impactos: ambientais e financeiros. 2009. 84 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós em Engenharia Agrícola, Fortaleza-CE, 2009. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-14T14:22:29Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_afbaraujo.pdf: 1570832 bytes, checksum: f92fc3f878d426c9e847801d10327717 (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-14T14:23:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_afbaraujo.pdf: 1570832 bytes, checksum: f92fc3f878d426c9e847801d10327717 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-14T14:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_afbaraujo.pdf: 1570832 bytes, checksum: f92fc3f878d426c9e847801d10327717 (MD5) Previous issue date: 2009 / This work aims to investigate the agricultural production systems used by small farmers in rainfed and irrigated areas and also to identify the water productivity. The explored irrigated agricultural field was the Curupati irrigated perimeter, located in Jaguaribara, Ceará, Brazil. The rainfed system (tillage) was implanted in the Chapada do Apodi region, sited in Tabuleiro do Norte, Ceará, Brazil. The quantification of the water required to supply the irrigated crops was quantified through the flow rate of drippers. Also, the moisture of the soil profile was evaluated until the depth of 120 cm. The total of applied water in the irrigated field was 2,663,296.20 m3. The studied crop was papaya, although the guava crop was also explored. In the rainfed crop using tillage, the field was a 137 ha with the sorghum culture. The supplying water was quantified by rain gate implemented and monitored throughout the rainy season of 2008. The total rainfall during the cycle of the culture was 940 mm. The productivity for the cultivation of papaya ranged from 80 ton ha -1 to 106 ton ha -1 during the it’s productivity period. It was identified that for every 1 kg of papaya produced, 1,042 m3 of water was consumed, expressing a 0.95 kg m3 yield. In the rainfed area, the productivity of sorghum ranged from 438 kg ha-1 to 2,143 kg ha-1. Due to the fact that the total rainfall depth in 2008 was 27.4% higher than the annual average of the region, it was not possible to evaluate the water productivity in the tillage system, since the total rainfall depth was 280% higher than the required by the culture. / O presente trabalho teve por finalidade investigar os sistemas de produção agrícola adotados pelos pequenos produtores em áreas de sequeiro e irrigada onde se identificasse a produtividade da água, bem como suas perdas. O campo agrícola explorado com o sistema de agricultura irrigada corresponde ao perímetro irrigado Curupati, localizada no Município de Jaguaribara enquanto que o sistema de sequeiro (plantio direto) foi implantado na região da Chapada do Apodi na porção inserida no Município de Tabuleiro do Norte. A quantificação da demanda de água na agricultura irrigada foi realizada computando-se os números de horas de funcionamento da unidade de bombeamento que abastece o lote, determinando-se a vazão dos gotejadores que compunham o sistema e avaliando-se o perfil de umidade do solo até a profundidade de 120 cm. O total de água aplicada no campo irrigado foi de 2.663.296,20 m3. A cultura irrigada considerada nessa pesquisa foi o mamão, embora os irrigantes também explorem a cultura da goiaba. Na área com plantio de sequeiro (plantio direto), o campo agrícola correspondia a 137 ha com a cultura do sorgo. A demanda de água foi quantificada através de pluviômetros implantados e monitorados por todo o período chuvoso do ano de 2008. O total precipitado durante o ciclo da cultura foi de 940 mm. A produtividade para a cultura do mamão variou de 80 ton ha-1 a 106 ton ha-1 durante o ciclo da cultura. Foi identificado que para cada 1 kg de mamão produzido foram consumidos 1,042 m3 de água expressando uma produtividade 0,95 kg m3 Na área de sequeiro a produtividade do sorgo variou de 438 kg ha-1 a 2.143 kg ha-1. Em decorrência do total precipitado para o ano de 2008 ter sido superior em 27,54%, da média anual da região, não se pode de fato avaliar a produtividade da água em sistema de plantio direto, uma vez que o total precipitado foi superior em 280% ao requerido pela cultura.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The sustainability of irrigation management implies a conservatory management and environmentally sustainable. The deficit irrigation can be used to obtain high water productivity without, however, cause significant losses in seed yield of culture. This study aims to evaluate the effects of different deficit irrigation management on morphological indices (leaf area, plant height), physiological (photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration rate), forage production and grain yield, and to identify the deficit irrigation management that has the highest water productivity. The experiment was conducted inside a mobile greenhouse, that preventes the rainfall on the experimental area. The experimental design was completely randomized design with three replications. Five irrigation management treatments using sorghum were tested; the treatments were maintained with 100, 75, 50 and 25% ETc Kc single and 100% ETc Kc dual. It was also evaluated the daily water storage and accumulated water losses of the soil profile, and weekly morphological characteristics of sorghum (plant height and leaf area index). Some physiological characteristics of the sorghum plants were evaluated, such as: photosynthetic rate, stomatal conductance, intrinsic efficiency of water use and total plant photosynthesis. Besides, it was also measured the sorghum grain yield, water productivity and irrigation water productivity. A 25% reduction in water application caused a reduction of 6.5 cm (7%) in the sorghum plant height and 5% in leaf area index of plants. A 75% reduction in the application of irrigation water deficit, reducing from 100 to 25% ETc Kc single reduced 0.675 mol H2O m-2 s-1 in stomatal conductance and 43.50 mol CO2 m-1s-1 in photosynthetic rate,. The reduction in the replacement of ETc also showed linear reduction in photosynthesis total sorghum plants. A 25% reduction in the application of water caused a reduction of 7414, 2169 e 1113 kg ha-1 in the green dry matter, dry matter production and grain yield, respectively. The maximum technical efficiency of water productivity was observed with the replacement of 64% ETc Kc single, and the irrigation water productivity and economic return reduced with the increased of 25 to 100% ETc Kc single. The irrigation management with 100% ETc Kc dual parameterized by FAO, provided a reduction in water application of 120 mm compared to irrigation management with 100% ETc Kc single. The morphological characteristics, green and dry mass yield and grain yield of sorghum plants were similar between these two irrigation managements. Plants maintained at 100% ETc Kc dual had better rates for water productivity and irrigation water productivity compared to those obtained with the irrigation treatment 100% ETc Kc single. / A sustentabilidade do manejo de irrigação implica em uma gestão conservatória e ambientalmente sustentável. A irrigação deficitária pode ser utilizada para obtenção de elevada produtividade da água sem, no entanto, ocasionar perdas expressivas na produtividade de grãos da cultura. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos de diferentes manejos de irrigação deficitária sobre os índices morfológicos (área foliar, altura de plantas), fisiológicos (taxa fotossintética, condutância estomática, taxa de transpiração), produção de forragem e produtividade de grãos do sorgo, além de identificar o manejo de irrigação deficitária que apresenta a maior produtividade da água. O experimento foi desenvolvido no interior de uma cobertura móvel, sob trilhos, que quando fechada impedia o ingresso da precipitação pluvial no interior da área experimental. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualisado, com três repetições. Foram testados cinco tratamentos de manejo de irrigação na cultura do sorgo, sendo os tratamentos mantidos com 100, 75, 50 e 25 % ETc Kc simples e 100% ETc Kc dual. Diariamente foram avaliados o armazenamento e perdas acumuladas de água no solo e, semanalmente, as características morfológicas do sorgo (altura de plantas e o índice de área foliar). As seguintes características fisiológicas das plantas de sorgo foram avaliadas: taxa fotossintética, condutância estomática, eficiência intrínseca do uso da água e fotossíntese total da planta. Determinou-se a produtividade de grãos do sorgo, produtividade da água e produtividade da água irrigada. A redução de 25% na aplicação da água provocou redução de 6,5 cm (7%) na altura das plantas de sorgo e 5% no índice de área foliar das plantas. A redução de 75% na aplicação da água na irrigação deficitária passando de 100 para 25% a ETc Kc simples, reduziu em até 0,675 mol H2O m-2 s-1 a condutância estomática e 43,50 mol CO2 m-1s-1 a taxa fotossintética. Esta redução na reposição da ETc também apresentou redução linear na fotossíntese total das plantas de sorgo. As irrigações deficitárias ocasionam redução na produção de forragem e de grãos. A redução de 25% na aplicação da água provocou redução de 7414, 2169 e 1113 kg ha-1 na PMV, PMS, e rendimento de grãos, respectivamente. A máxima eficiência técnica da produtividade da água foi observada com a reposição de 64% da ETc Kc simples e, o valor da produtividade da água irrigada e do retorno econômico aumentou com a redução de 100% para 25% da ETc Kc simples. O manejo de irrigação com 100% de ETc Kc dual, parametrizado pela FAO, proporcionou uma redução na aplicação de água de 120 mm em relação ao manejo de irrigação com 100 % de ETc Kc simples. As características morfológicas, produtividade de massa verde e massa seca e rendimento de grãos das plantas de sorgo foram semelhantes entre estes dois manejos de irrigação. As plantas mantidas com 100% da ETc Kc dual apresentaram melhores índices para a produtividade de água e produtividade de água irrigada em comparação aos obtidos com a irrigação do tratamento 100% de ETc Kc simples.

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

A cana-de-açúcar apresenta-se como umas das principais culturas do agronegócio no Brasil e está integrada à matriz energética nacional, servindo também como matéria prima para diversos produtos industrializados. Em virtude das alterações nos padrões de precipitação natural que está ocorrendo em várias regiões do mundo, observam-se perdas significativas de produtividade na cana-de-açúcar devido ao déficit hídrico no solo, sendo esse um dos principais entraves atuais para maximização e para produtividade desta cultura. A busca por variedades resistentes ao estresse hídrico nos programas de melhoramento genético tem procurado selecionar genótipos que convertam de maneira mais eficiente à transpiração da planta em biomassa, evitando a perda de água excessiva para a atmosfera, de modo tal que a planta \"economize a água do solo\" para poder sobreviver posteriormente durante os períodos de estiagem. Este trabalho tem por hipótese que seja possível estimar a eficiência do uso da água (produtividade da água) e o acúmulo final de carbono na cultura de cana-de-açúcar em diferentes níveis de disponibilidade hídrica no solo, através de medidas pontuais da taxa de fotossíntese e transpiração (IRGA - Trocas gasosas) nos estágios iniciais e intermediários de crescimento da cultura. O presente trabalho tem por objetivo avaliar, de forma comparativa, variáveis relacionadas às trocas gasosas de oito variedades de cana-de-açúcar quando submetidas a déficit hídrico durante a fase inicial de crescimento vegetativo. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (USP), em Piracicaba-SP. Os tratamentos foram distribuídos em esquema fatorial (4x4x8) com parcelas sub-subdivididas com 3 repetições, totalizando 128 tratamentos e 384 parcelas experimentais. As mensurações de trocas gasosas foram realizadas entre 45 e 195 dias após inicio do ciclo cana soca sob condições controladas de luz e CO2. As quatro lâminas de irrigação utilizadas foram L50, L75 L100 e L125. Na lâmina L100 a umidade do solo foi mantida próxima à capacidade de campo (θcc) ao longo de todo experimento, nas demais lâminas aplicou-se uma fração da L100. Verificou-se que o estresse hídrico afetou as trocas gasosas: fotossíntese líquida, transpiração, condutância estomática e eficiência do uso da água. Os valores de produtividade da água reais medidos no experimento oscilaram entre 5 a 9 kg de matéria seca m-3 de água evapotranspirada. Os maiores acúmulos de biomassa foram observados para as variedades V1, V2 e V4 na lâmina de irrigação de 100%, com mais de 80 t ha-1 de biomassa seca. A produtividade da água real de uma variedade de cana-de-açúcar pode ser estimada com base em medidas de trocas gasosas, porém deverá ser aplicado um fator de correção específico para cada variedade que oscila entre 3,1 e 5,2 para a lâmina de 100 %. / Sugarcane crop is one of the main crops of agribusiness in Brazil and is integrated into the national energy matrix, also serving as raw material for various industrial products. Due to changes in natural precipitation patterns taking place in various regions of the world in recent years, there are significant losses of productivity in sugarcane due to water deficit in the soil, making a major current obstacle to maximizing this crop productivity. The search for varieties resistant to water stress in breeding programs has sought to select genotypes that convert more efficiently the transpiration of the plant, avoiding excessive loss of water to the atmosphere, such that the plant \"save water in the soil\" in order to survive during periods of drought in the future. This work has the primary hypothesis that it is possible to estimate the water use efficiency (water productivity) and the final accumulation of carbon in the sugarcane crop at different soil water levels availability through localized measurements of photosynthesis and transpiration (IRGA - Gas exchange equipment) during initial and intermediate stages of crop growth. This study aims to evaluate, on a comparative basis, variables related to gas exchange for 8 varieties of sugarcane subjected to water stress during early vegetative growth. The experiment was carried out under greenhouse conditions at Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (USP) in Piracicaba-SP / Brazil. The treatments were distributed in a factorial scheme (4x4x8) with sub-divided plots with three repetitions, totaling 128 treatments and experimental units. Measurements of gas exchange took place between 45 and 195 days after the beginning of the sugarcane cycle ratoon under controlled conditions of light and CO2. The four irrigation depths used were L50, L75 L100 and L125. In the L100 treatment soil moisture was kept close to field capacity (θcc) throughout the experiment; L50, L75 and L125 received a fraction of the L100. It was found that water stress affected plant gas exchange: net photosynthesis, transpiration, stomatal conductance and water use efficiency. The actual water use efficiency (water productivity) measured in the experiment varied between 5 and 9 kg of dry matter m-3 of evapotranspired water. The highest accumulation of biomass were observed for varieties V1, V2 and V4 on the L100 irrigation treatment, up to 83 t ha-1 dry matter (V1). Water use efficiency (water productivity) of sugarcane varieties can be estimated based on measurements of gas exchange, but must be assigned a specific correction variety factor ranging between 3.1 and 5.2 for the L100 tratment.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O presente trabalho teve por finalidade investigar os sistemas de produÃÃo agrÃcola adotados pelos pequenos produtores em Ãreas de sequeiro e irrigada onde se identificasse a produtividade da Ãgua, bem como suas perdas. O campo agrÃcola explorado com o sistema de agricultura irrigada corresponde ao perÃmetro irrigado Curupati, localizada no MunicÃpio de Jaguaribara enquanto que o sistema de sequeiro (plantio direto) foi implantado na regiÃo da Chapada do Apodi na porÃÃo inserida no MunicÃpio de Tabuleiro do Norte. A quantificaÃÃo da demanda de Ãgua na agricultura irrigada foi realizada computando-se os nÃmeros de horas de funcionamento da unidade de bombeamento que abastece o lote, determinando-se a vazÃo dos gotejadores que compunham o sistema e avaliando-se o perfil de umidade do solo atà a profundidade de 120 cm. O total de Ãgua aplicada no campo irrigado foi de 2.663.296,20 m3. A cultura irrigada considerada nessa pesquisa foi o mamÃo, embora os irrigantes tambÃm explorem a cultura da goiaba. Na Ãrea com plantio de sequeiro (plantio direto), o campo agrÃcola correspondia a 137 ha com a cultura do sorgo. A demanda de Ãgua foi quantificada atravÃs de pluviÃmetros implantados e monitorados por todo o perÃodo chuvoso do ano de 2008. O total precipitado durante o ciclo da cultura foi de 940 mm. A produtividade para a cultura do mamÃo variou de 80 ton ha-1 a 106 ton ha-1 durante o ciclo da cultura. Foi identificado que para cada 1 kg de mamÃo produzido foram consumidos 1,042 m3 de Ãgua expressando uma produtividade 0,95 kg m3 Na Ãrea de sequeiro a produtividade do sorgo variou de 438 kg ha-1 a 2.143 kg ha-1. Em decorrÃncia do total precipitado para o ano de 2008 ter sido superior em 27,54%, da mÃdia anual da regiÃo, nÃo se pode de fato avaliar a produtividade da Ãgua em sistema de plantio direto, uma vez que o total precipitado foi superior em 280% ao requerido pela cultura. / This work aims to investigate the agricultural production systems used by small farmers in rainfed and irrigated areas and also to identify the water productivity. The explored irrigated agricultural field was the Curupati irrigated perimeter, located in Jaguaribara, CearÃ, Brazil. The rainfed system (tillage) was implanted in the Chapada do Apodi region, sited in Tabuleiro do Norte, CearÃ, Brazil. The quantification of the water required to supply the irrigated crops was quantified through the flow rate of drippers. Also, the moisture of the soil profile was evaluated until the depth of 120 cm. The total of applied water in the irrigated field was 2,663,296.20 m3. The studied crop was papaya, although the guava crop was also explored. In the rainfed crop using tillage, the field was a 137 ha with the sorghum culture. The supplying water was quantified by rain gate implemented and monitored throughout the rainy season of 2008. The total rainfall during the cycle of the culture was 940 mm. The productivity for the cultivation of papaya ranged from 80 ton ha -1 to 106 ton ha -1 during the itâs productivity period. It was identified that for every 1 kg of papaya produced, 1,042 m3 of water was consumed, expressing a 0.95 kg m3 yield. In the rainfed area, the productivity of sorghum ranged from 438 kg ha-1 to 2,143 kg ha-1. Due to the fact that the total rainfall depth in 2008 was 27.4% higher than the annual average of the region, it was not possible to evaluate the water productivity in the tillage system, since the total rainfall depth was 280% higher than the required by the culture.