Grapevine root distribution in drip and microsprinkler irrigation

Grape (Vitis vinifera L.) yield and its quality are dependent of the status of the root system. Root distribution information is also valuable for soil and water management. An analysis of methods to evaluate the root distribution of grapevines for both, drip and microsprinkler irrigation in a Typic Acrustox is presented for the table grape cv. Italia grafted on the rootstock IAC-313, in northeastern Brazil. Measured root parameters using the monolith method were root dry weight (Dw) and root length density (Lv), while root area (Ap) was estimated using the soil profile method in combination with digital image analysis. For both irrigation systems, roots were present to the 1 m soil depth and extended laterally to 1 m distance from the trunk, but grapevines irrigated by microsprinkler showed greater root presence as the distance from the trunk increased. Values of Ap were reasonably well correlated to Dw and Lv. However, correlation values were higher when fractional root distribution was used. The soil profile method in combination with image analysis techniques, allows proper grapevine root distribution evaluation.

A produção de uva (Vitis vinifera L.) em termos quantitativos e qualitativos depende do estado das raízes. Além disso, informações sobre a distribuição radicular são úteis para o manejo de solo e água. Por isso, uma análise de métodos para a avaliação da distribuição radicular de videiras cv. Itália / IAC 313 num Latossolo Vermelho Amarelo irrigadas por gotejamento e microaspersão foi realizada em Petrolina PE e Juazeiro - BA, no Vale do São Francisco. Os parâmetros medidos pelo método do monolito foram a matéria seca (Dw) e densidade de comprimento de raízes (Lv), enquanto a área de raízes (Ap) foi estimada pelo método do perfil de solo combinado com a análise de imagens digitais. Para ambos os sistemas de irrigação, as raízes estiveram presentes até 1 m de profundidade e estenderam-se lateralmente até 1 m de distância do tronco, mas as videiras irrigadas por microaspersão apresentaram uma maior presença de raízes com o aumento da distância do tronco. Os valores de Ap apresentaram uma boa correlação com Dw e Lv, mas essa correlação foi maior quando se utilizou a distribuição fracional de cada parâmetro. O método do perfil auxiliado pela análise de imagem digital permite a avaliação da distribuição radicular.

Grapevine root distribution in drip and microsprinkler irrigation

Grape (Vitis vinifera L.) yield and its quality are dependent of the status of the root system. Root distribution information is also valuable for soil and water management. An analysis of methods to evaluate the root distribution of grapevines for both, drip and microsprinkler irrigation in a Typic Acrustox is presented for the table grape cv. Italia grafted on the rootstock IAC-313, in northeastern Brazil. Measured root parameters using the monolith method were root dry weight (Dw) and root length density (Lv), while root area (Ap) was estimated using the soil profile method in combination with digital image analysis. For both irrigation systems, roots were present to the 1 m soil depth and extended laterally to 1 m distance from the trunk, but grapevines irrigated by microsprinkler showed greater root presence as the distance from the trunk increased. Values of Ap were reasonably well correlated to Dw and Lv. However, correlation values were higher when fractional root distribution was used. The soil profile method in combination with image analysis techniques, allows proper grapevine root distribution evaluation.

A produção de uva (Vitis vinifera L.) em termos quantitativos e qualitativos depende do estado das raízes. Além disso, informações sobre a distribuição radicular são úteis para o manejo de solo e água. Por isso, uma análise de métodos para a avaliação da distribuição radicular de videiras cv. Itália / IAC 313 num Latossolo Vermelho Amarelo irrigadas por gotejamento e microaspersão foi realizada em Petrolina PE e Juazeiro - BA, no Vale do São Francisco. Os parâmetros medidos pelo método do monolito foram a matéria seca (Dw) e densidade de comprimento de raízes (Lv), enquanto a área de raízes (Ap) foi estimada pelo método do perfil de solo combinado com a análise de imagens digitais. Para ambos os sistemas de irrigação, as raízes estiveram presentes até 1 m de profundidade e estenderam-se lateralmente até 1 m de distância do tronco, mas as videiras irrigadas por microaspersão apresentaram uma maior presença de raízes com o aumento da distância do tronco. Os valores de Ap apresentaram uma boa correlação com Dw e Lv, mas essa correlação foi maior quando se utilizou a distribuição fracional de cada parâmetro. O método do perfil auxiliado pela análise de imagem digital permite a avaliação da distribuição radicular.

Alterações estruturais do sistema radicular de soja em resposta à disponibilidade de fósforo no solo

Since the analytical framework and quantitative tools associated with classical statistics are not efficient to identify and interpret plant strategies for adaptation to a given soil environment, the objective of this study was to utilize concepts of topology in order to analyze the structural changes in soybean root systems in response to soil phosphorus availability. Soybean plants were grown in black plexiglas boxes under controlled environment (temperature and photoperiod). The boxes were packed with substrate mixed with nutrient solution to achieve uniform P concentration for two treatments: +P (15.5 mg L-1 P) and -P (8.5 mg L-1 P). In a completely randomized experimental design, three replicates were sampled at 5, 10, 15, 20, 25, and 30 days after germination. For each treatment, plant age, and replicate, the following attributes were obtained: main root length (order 0), and average number and length of order-1, order-2, and order-3 lateral roots according to their position of origin along the main root. Topological indexes were defined and calculated for both treatments, using the mean values of three replicates. Indexes used in this study were efficient in detecting the structural changes performed by the soybean root systems growing under lower soil P concentration.

Tendo em vista que os métodos estatísticos tradicionais de análise dos atributos métricos do sistema radicular são insatisfatórios no que diz respeito à identificação e interpretação de estratégias adotadas pela planta em adaptação ao ambiente edáfico, o objetivo do trabalho foi utilizar conceitos de topologia para analisar as alterações estruturais apresentadas pelo sistema radicular da soja (Glycine max L. Merr. cv. Williams 82) em resposta à disponibilidade de fósforo no solo. Plantas de soja foram cultivadas em recipientes de acrílico preto, em condições controladas de temperatura e fotoperíodo. Dois tratamentos foram estabelecidos, pela adição de solução nutritiva ao substrato dos recipientes: +P (15,5 mg L-1 P) e -P (8,5 mg L-1 P). Utilizando-se delineamento experimental inteiramente casualizado, com parcelas subdivididas no tempo, três repetições foram amostradas aos 5, 10, 15, 20, 25 e 30 dias após a germinação. Para cada tratamento, idade de amostragem e repetição foram obtidos o comprimento da raiz principal (ordem 0), e os respectivos números e comprimentos médios das raízes laterais de ordens 1, 2 e 3, de acordo com a posição de origem na raiz principal. Índices topológicos foram definidos e aplicados para cada tratamento, utilizando-se os valores médios das três repetições. Os índices utilizados foram eficientes em detectar as alterações estruturais apresentadas pelos sistemas radiculares das plantas cultivadas sob menor teor de fósforo no solo.

Alterações estruturais do sistema radicular de soja em resposta à disponibilidade de fósforo no solo

Since the analytical framework and quantitative tools associated with classical statistics are not efficient to identify and interpret plant strategies for adaptation to a given soil environment, the objective of this study was to utilize concepts of topology in order to analyze the structural changes in soybean root systems in response to soil phosphorus availability. Soybean plants were grown in black plexiglas boxes under controlled environment (temperature and photoperiod). The boxes were packed with substrate mixed with nutrient solution to achieve uniform P concentration for two treatments: +P (15.5 mg L-1 P) and -P (8.5 mg L-1 P). In a completely randomized experimental design, three replicates were sampled at 5, 10, 15, 20, 25, and 30 days after germination. For each treatment, plant age, and replicate, the following attributes were obtained: main root length (order 0), and average number and length of order-1, order-2, and order-3 lateral roots according to their position of origin along the main root. Topological indexes were defined and calculated for both treatments, using the mean values of three replicates. Indexes used in this study were efficient in detecting the structural changes performed by the soybean root systems growing under lower soil P concentration.

Tendo em vista que os métodos estatísticos tradicionais de análise dos atributos métricos do sistema radicular são insatisfatórios no que diz respeito à identificação e interpretação de estratégias adotadas pela planta em adaptação ao ambiente edáfico, o objetivo do trabalho foi utilizar conceitos de topologia para analisar as alterações estruturais apresentadas pelo sistema radicular da soja (Glycine max L. Merr. cv. Williams 82) em resposta à disponibilidade de fósforo no solo. Plantas de soja foram cultivadas em recipientes de acrílico preto, em condições controladas de temperatura e fotoperíodo. Dois tratamentos foram estabelecidos, pela adição de solução nutritiva ao substrato dos recipientes: +P (15,5 mg L-1 P) e -P (8,5 mg L-1 P). Utilizando-se delineamento experimental inteiramente casualizado, com parcelas subdivididas no tempo, três repetições foram amostradas aos 5, 10, 15, 20, 25 e 30 dias após a germinação. Para cada tratamento, idade de amostragem e repetição foram obtidos o comprimento da raiz principal (ordem 0), e os respectivos números e comprimentos médios das raízes laterais de ordens 1, 2 e 3, de acordo com a posição de origem na raiz principal. Índices topológicos foram definidos e aplicados para cada tratamento, utilizando-se os valores médios das três repetições. Os índices utilizados foram eficientes em detectar as alterações estruturais apresentadas pelos sistemas radiculares das plantas cultivadas sob menor teor de fósforo no solo.

Software to model soil water retention curves (SWRC, version 2.00)

A software for the adjustment of soil water retention curves (SWRC) is presented, using twelve models found in the literature.

Um programa computacional é apresentado para o ajuste de curvas de retenção de água (SWRC), utilizando doze modelos encontrados na literatura.

Soil moisture calibration of TDR multilevel probes

Time domain reflectometry (TDR) probes are increasingly used for field estimation of soil water content. The objective of this study was to evaluate the accuracy of the multilevel TDR probe under field conditions. For this purpose, eight such TDR probes were installed in small plots that were seeded with beans and sorghum. Data collection from the probes was such that soil moisture readings were automated and logged using a standalone field unit. Neutron probe measurements were used to calibrate the TDR probes. Soil-probe contact and soil compaction were critical to the accuracy of the TDR, especially when a number of TDR probes are combined for a single calibration curve. If each probe is calibrated individually, approximate measurement errors were between 0.005 and 0.015 m³ m-3. However, measurement errors doubled to approximately 0.025 to 0.03 m³ m-3, when TDR probes were combined to yield a single calibration curve.

As sondas TDR (Time Domain Reflectometry) são cada vez mais utilizadas para a estimativa da umidade do solo no campo. Este estudo teve como objetivo avaliar a exatidão das sondas TDR providas de sensores múltiplos para diversas profundidades. Para isso, oito sondas foram instaladas em pequenas parcelas que foram semeadas com feijão e sorgo. A coleta de dados com as sondas foi feita de forma automatizada e armazenada em "data logger". Para calibrar as sondas TDR foi utilizada sonda de neutrons. A exatidão do TDR foi sensível ao contato solo-sonda e à compactação do solo, especialmente quando várias sondas são utilizadas para compor uma única curva de calibração. Quando cada sonda foi calibrada individualmente, os erros de medidas foram da ordem de 0,005 a 0,015 m³ m-3 . Entretanto, os erros dobraram para 0,025 a 0,03 m³ m-3 quando as sondas TDR foram combinadas para produzir uma única curva de calibração.

Modelagem matemática como metodologia de análise do crescimento e arquitetura de sistemas radiculares

Root systems are difficult to observe, quantify, and interpret, being those the reasons why the scientific knowledge about roots is so poor. These difficulties make root architecture virtually impossible to be properly analyzed and understood by classical statistics, being simulation modeling an attractive approach. The plant species studied in this paper was soybean, a herbaceous dicotyledon, since most of the structural and functional investigations on root systems have been carried out for a few monocotyledon species. Insufficient phosphorus supply in agricultural soils often affects crop yield, and therefore the effects of soil P concentration on soybean root architecture were studied. The proposed simulation model is a promising methodology for root data analysis, allowing a proper visualization of different plant adaptation strategies, as reflected by different root architectures.

Devido à dificuldade de observação, quantificação e interpretação de sistemas radiculares, o estado da arte do conhecimento científico nesta área está aquém do desejável. Estas dificuldades tornam a análise e a interpretação da arquitetura de sistemas radiculares praticamente impossíveis de serem realizadas pela estatística tradicional, fazendo com que a modelagem matemática seja uma abordagem atrativa. Utilizou-se neste estudo plantas de soja, visto que a maioria dos trabalhos de pesquisa sobre a estrutura e funcionamento de sistemas radiculares de culturas comerciais tem sido realizada com um pequeno número de espécies, com ênfase nas monocotiledôneas, sendo muito poucos aqueles com dicotiledôneas herbáceas e espécies arbóreas. Estudou-se a influência da concentração de fósforo, nutriente freqüentemente deficiente nos solos brasileiros, sobre a arquitetura do sistema radicular da soja. A modelagem matemática apresentou-se como uma promissora metodologia de análise de dados de sistemas radiculares, possibilitando uma adequada visualização de diferentes estratégias adaptativas da planta, conforme refletidas pelas diferentes arquiteturas radiculares produzidas em cada condição.

Modelagem matemática como metodologia de análise do crescimento e arquitetura de sistemas radiculares

Root systems are difficult to observe, quantify, and interpret, being those the reasons why the scientific knowledge about roots is so poor. These difficulties make root architecture virtually impossible to be properly analyzed and understood by classical statistics, being simulation modeling an attractive approach. The plant species studied in this paper was soybean, a herbaceous dicotyledon, since most of the structural and functional investigations on root systems have been carried out for a few monocotyledon species. Insufficient phosphorus supply in agricultural soils often affects crop yield, and therefore the effects of soil P concentration on soybean root architecture were studied. The proposed simulation model is a promising methodology for root data analysis, allowing a proper visualization of different plant adaptation strategies, as reflected by different root architectures.

Devido à dificuldade de observação, quantificação e interpretação de sistemas radiculares, o estado da arte do conhecimento científico nesta área está aquém do desejável. Estas dificuldades tornam a análise e a interpretação da arquitetura de sistemas radiculares praticamente impossíveis de serem realizadas pela estatística tradicional, fazendo com que a modelagem matemática seja uma abordagem atrativa. Utilizou-se neste estudo plantas de soja, visto que a maioria dos trabalhos de pesquisa sobre a estrutura e funcionamento de sistemas radiculares de culturas comerciais tem sido realizada com um pequeno número de espécies, com ênfase nas monocotiledôneas, sendo muito poucos aqueles com dicotiledôneas herbáceas e espécies arbóreas. Estudou-se a influência da concentração de fósforo, nutriente freqüentemente deficiente nos solos brasileiros, sobre a arquitetura do sistema radicular da soja. A modelagem matemática apresentou-se como uma promissora metodologia de análise de dados de sistemas radiculares, possibilitando uma adequada visualização de diferentes estratégias adaptativas da planta, conforme refletidas pelas diferentes arquiteturas radiculares produzidas em cada condição.

Soil moisture calibration of TDR multilevel probes

Time domain reflectometry (TDR) probes are increasingly used for field estimation of soil water content. The objective of this study was to evaluate the accuracy of the multilevel TDR probe under field conditions. For this purpose, eight such TDR probes were installed in small plots that were seeded with beans and sorghum. Data collection from the probes was such that soil moisture readings were automated and logged using a standalone field unit. Neutron probe measurements were used to calibrate the TDR probes. Soil-probe contact and soil compaction were critical to the accuracy of the TDR, especially when a number of TDR probes are combined for a single calibration curve. If each probe is calibrated individually, approximate measurement errors were between 0.005 and 0.015 m³ m-3. However, measurement errors doubled to approximately 0.025 to 0.03 m³ m-3, when TDR probes were combined to yield a single calibration curve.

As sondas TDR (Time Domain Reflectometry) são cada vez mais utilizadas para a estimativa da umidade do solo no campo. Este estudo teve como objetivo avaliar a exatidão das sondas TDR providas de sensores múltiplos para diversas profundidades. Para isso, oito sondas foram instaladas em pequenas parcelas que foram semeadas com feijão e sorgo. A coleta de dados com as sondas foi feita de forma automatizada e armazenada em "data logger". Para calibrar as sondas TDR foi utilizada sonda de neutrons. A exatidão do TDR foi sensível ao contato solo-sonda e à compactação do solo, especialmente quando várias sondas são utilizadas para compor uma única curva de calibração. Quando cada sonda foi calibrada individualmente, os erros de medidas foram da ordem de 0,005 a 0,015 m³ m-3 . Entretanto, os erros dobraram para 0,025 a 0,03 m³ m-3 quando as sondas TDR foram combinadas para produzir uma única curva de calibração.

Software to model soil water retention curves (SWRC, version 2.00)

A software for the adjustment of soil water retention curves (SWRC) is presented, using twelve models found in the literature.

Um programa computacional é apresentado para o ajuste de curvas de retenção de água (SWRC), utilizando doze modelos encontrados na literatura.