Spatial and temporal characterization of water and solute distribution patterns

The use of drip irrigation and marginal water is growing rapidly in some areas, highlighting the need to develop sound fertigation practices that combine environmental and crop production concerns. In this study the spatial and temporal water and solute distribution patterns are characterized to underpin fertirrigation design and management systems. Time domain reflectometry (TDR) probes were used to monitor the distributions of potassium nitrate (KNO3) and water from drippers discharging at a constant flow rate of 4 L h-1 in soil-filled containers. In the interactions between the different profiles, a gradient distribution of the solution in the soil was observed, with greater storage of solution close to the dripper, which decreased gradually as it approached the wetting front. To reduce leaching of fertigated ions, the frequent application of small amounts of solution during irrigation is recommended.

O uso de irrigação por gotejamento e água de reúso está crescendo rapidamente em algumas áreas, destacando a necessidade para desenvolver práticas de fertirrigação que combinem preocupações ambientais dentro da produção vegetal. Caracterizou-se espacial e temporalmente os padrões de distribuição da água e do soluto para auxiliar o dimensionamento e manejo de sistemas de fertirrigação. O experimento foi conduzido numa caixa de solo, com monitoramento por TDR da distribuição de solução de nitrato de potássio (KNO3), aplicada via gotejador de vazão de 4 L h-1. Observou-se distribuição em gradiente da solução no solo nas interações entre os perfis (umidade versus condutividade elétrica), sendo verificado maior armazenamento da solução próximo ao gotejador e, conseqüentemente, diminuição desta à medida que se aproxima da frente de molhamento. Sugere-se, para a redução da lixiviação dos íons fertirrigados, a aplicação de pequenos volumes de solução durante a irrigação, mas com maior freqüência.

Spatial and temporal characterization of water and solute distribution patterns

The use of drip irrigation and marginal water is growing rapidly in some areas, highlighting the need to develop sound fertigation practices that combine environmental and crop production concerns. In this study the spatial and temporal water and solute distribution patterns are characterized to underpin fertirrigation design and management systems. Time domain reflectometry (TDR) probes were used to monitor the distributions of potassium nitrate (KNO3) and water from drippers discharging at a constant flow rate of 4 L h-1 in soil-filled containers. In the interactions between the different profiles, a gradient distribution of the solution in the soil was observed, with greater storage of solution close to the dripper, which decreased gradually as it approached the wetting front. To reduce leaching of fertigated ions, the frequent application of small amounts of solution during irrigation is recommended.

O uso de irrigação por gotejamento e água de reúso está crescendo rapidamente em algumas áreas, destacando a necessidade para desenvolver práticas de fertirrigação que combinem preocupações ambientais dentro da produção vegetal. Caracterizou-se espacial e temporalmente os padrões de distribuição da água e do soluto para auxiliar o dimensionamento e manejo de sistemas de fertirrigação. O experimento foi conduzido numa caixa de solo, com monitoramento por TDR da distribuição de solução de nitrato de potássio (KNO3), aplicada via gotejador de vazão de 4 L h-1. Observou-se distribuição em gradiente da solução no solo nas interações entre os perfis (umidade versus condutividade elétrica), sendo verificado maior armazenamento da solução próximo ao gotejador e, conseqüentemente, diminuição desta à medida que se aproxima da frente de molhamento. Sugere-se, para a redução da lixiviação dos íons fertirrigados, a aplicação de pequenos volumes de solução durante a irrigação, mas com maior freqüência.

Dynamic systems approach assess and manage water resources in river basins

The Piracicaba, Capivari and Jundiaí River Basins (RB-PCJ) are located in the States of Minas Gerais and São Paulo, Brazil. By 2005, 5.8% of Brazil's General National Product-GNP was produced there. Such economic development has created a huge demand for water resources. The availability of water resources was assessed by running a dynamic systems simulation model to manage these resources in the RB-PCJ (WRM-PCJ), considering five 50-year simulations. WRM-PCJ was developed as a tool to aid the RB-PCJ Watershed Committee. The model computes water supply, demands, and contamination load from several consumers. When considering a Business-as-Usual scenario, by 2054, water demands will have increased up to 76%, 39% of the available water will come from wastewater reuse, and the contamination load will have increased by 91%. The Falkenmark Index started at 1403 m³ person-1 year-1 in 2004, ending at 734 m³ P-1 yr-1 in 2054; the Xu Sustainability Index started at 0.44 and ended at 0.20; and Keller's River Basin Development Phases started as Phase II, and ended at final Phase III, of Augmentation. The three criteria used to evaluate water resources showed that RB-PCJ is at a crucial management turning point. The WRM-PCJ performed well, and proved to be an excellent tool to assess water resources availability.

As Bacias Hidrográficas dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (BH-PCJ) estão localizadas, nos Estados de Minas Gerais e São Paulo, Brasil. Em 2005 produziu 5.8% do PIB brasileiro. Este desenvolvimento econômico demanda grandes volumes de água. Com o Modelo para a Gestão dos Recursos Hídricos das BH-PCJ (MRH-PCJ), desenvolvido em dinâmica de sistemas, cinco cenários para 50 anos foram simulados. O MRH-PCJ foi desenvolvido para ser uma ferramenta de gestão do Comitê de Bacia Hidrográfica. O modelo estima a oferta e demandas de água, e a carga contaminante dos diversos consumidores. No cenário Business as Usual, para 2054, as demandas de água incrementaram em 76%, 39% da água disponível terá origem em águas de reuso, e a carga contaminante incrementará 91%. O Índice de Falkenmark, que em 2004 era de 1403 m³ pessoa-1 ano-1, será 734 m³ P-1 ano-1 em 2054; o Índice de Sustentabilidade de Xu iniciou em 0.44 e chegou até 0.20; quando consideradas as Fases de Desenvolvimento das Bacias Hidrográficas, propostas por Keller, iniciou-se na Fase II, e terminou-se na Fase III, de Aumento. Os três critérios utilizados para avaliar os recursos hídricos mostraram que as BH-PCJ encontram-se num ponto de tomada de decisões importante. O MRH-PCJ mostrou-se uma excelente ferramenta para avaliar a disponibilidade de recursos hídricos.

Dynamic systems approach assess and manage water resources in river basins

The Piracicaba, Capivari and Jundiaí River Basins (RB-PCJ) are located in the States of Minas Gerais and São Paulo, Brazil. By 2005, 5.8% of Brazil's General National Product-GNP was produced there. Such economic development has created a huge demand for water resources. The availability of water resources was assessed by running a dynamic systems simulation model to manage these resources in the RB-PCJ (WRM-PCJ), considering five 50-year simulations. WRM-PCJ was developed as a tool to aid the RB-PCJ Watershed Committee. The model computes water supply, demands, and contamination load from several consumers. When considering a Business-as-Usual scenario, by 2054, water demands will have increased up to 76%, 39% of the available water will come from wastewater reuse, and the contamination load will have increased by 91%. The Falkenmark Index started at 1403 m³ person-1 year-1 in 2004, ending at 734 m³ P-1 yr-1 in 2054; the Xu Sustainability Index started at 0.44 and ended at 0.20; and Keller's River Basin Development Phases started as Phase II, and ended at final Phase III, of Augmentation. The three criteria used to evaluate water resources showed that RB-PCJ is at a crucial management turning point. The WRM-PCJ performed well, and proved to be an excellent tool to assess water resources availability.

As Bacias Hidrográficas dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (BH-PCJ) estão localizadas, nos Estados de Minas Gerais e São Paulo, Brasil. Em 2005 produziu 5.8% do PIB brasileiro. Este desenvolvimento econômico demanda grandes volumes de água. Com o Modelo para a Gestão dos Recursos Hídricos das BH-PCJ (MRH-PCJ), desenvolvido em dinâmica de sistemas, cinco cenários para 50 anos foram simulados. O MRH-PCJ foi desenvolvido para ser uma ferramenta de gestão do Comitê de Bacia Hidrográfica. O modelo estima a oferta e demandas de água, e a carga contaminante dos diversos consumidores. No cenário Business as Usual, para 2054, as demandas de água incrementaram em 76%, 39% da água disponível terá origem em águas de reuso, e a carga contaminante incrementará 91%. O Índice de Falkenmark, que em 2004 era de 1403 m³ pessoa-1 ano-1, será 734 m³ P-1 ano-1 em 2054; o Índice de Sustentabilidade de Xu iniciou em 0.44 e chegou até 0.20; quando consideradas as Fases de Desenvolvimento das Bacias Hidrográficas, propostas por Keller, iniciou-se na Fase II, e terminou-se na Fase III, de Aumento. Os três critérios utilizados para avaliar os recursos hídricos mostraram que as BH-PCJ encontram-se num ponto de tomada de decisões importante. O MRH-PCJ mostrou-se uma excelente ferramenta para avaliar a disponibilidade de recursos hídricos.

Growth and yield of corn irrigated with saline water

Corn (Zea mays L.) is an important crop in Brazil and is cultivated in all regions, including the semi-arid area of Brazil, where the occurrence of irrigation water with high concentration of salts is common. Evaluating the growth and yield of the maize hybrid 'AG 6690' irrigated with water of different salinity levels was the objective of this experiment. Sowing was performed in pots with 12 seeds on May 23, 2003, and seedlings were thinned to two plants per pot. Irrigation was accomplished when the mean soil matric potential of each treatment was approximately -30 kPa using water with seven different electrical conductivities (ECi), varying from 0.3 to 4.5 dS m-1, which were obtained by addition of NaCl and CaCl2 in the equivalent proportion of 1:1. The dry weights of all parts of the corn plants as well as their evapotranspiration and water use efficiency were reduced by salinity. Grain yield decreased by 21 and 20% for each unit increase of ECi and electrical conductivity of soil solution (ECs) above the respective threshold values of 1.7 and 4.3 dS m-1, respectivelly. Plants were able to maintain the leaf area index unaltered under moderate saline conditions.

O milho (Zea mays L.) é uma importante cultura no Brasil, sendo cultivado em todas as regiões, incluindo a região do semi-árido, onde é comum a ocorrência de águas com alta concentração de sais. Avaliar o crescimento e a produção do milho, híbrido 'AG 6690', irrigado com águas de diferentes níveis de salinidade foi o objetivo deste trabalho. O plantio foi realizado em vasos com 12 sementes por vaso, em 23 de maio de 2003, e realizado o desbaste deixando-se apenas duas plantas por vaso. A irrigação foi realizada sempre que o potencial mátrico médio do solo de cada tratamento aproximava-se de -30 kPa, utilizando-se águas com sete diferentes condutividades elétricas (ECi) variando entre 0,3 e 4,5 dS m-1, as quais foram alcançadas pela adição de NaCl e CaCl2 na proporção equivalente de 1:1. O peso seco de todas as partes da planta foi reduzido pela salinidade, assim como a evapotranspiração e a eficiência de uso de água. A produção reduziu por 21 e 20% para cada aumento unitário de ECi e ECs (condutividade elétrica da solução do solo) acima dos valores limiares de 1,7 e 4,3 dS m-1, respectivamente. As plantas foram capazes de manter a área foliar constante sob condições de salinidade moderada.

Growth and yield of corn irrigated with saline water

Corn (Zea mays L.) is an important crop in Brazil and is cultivated in all regions, including the semi-arid area of Brazil, where the occurrence of irrigation water with high concentration of salts is common. Evaluating the growth and yield of the maize hybrid 'AG 6690' irrigated with water of different salinity levels was the objective of this experiment. Sowing was performed in pots with 12 seeds on May 23, 2003, and seedlings were thinned to two plants per pot. Irrigation was accomplished when the mean soil matric potential of each treatment was approximately -30 kPa using water with seven different electrical conductivities (ECi), varying from 0.3 to 4.5 dS m-1, which were obtained by addition of NaCl and CaCl2 in the equivalent proportion of 1:1. The dry weights of all parts of the corn plants as well as their evapotranspiration and water use efficiency were reduced by salinity. Grain yield decreased by 21 and 20% for each unit increase of ECi and electrical conductivity of soil solution (ECs) above the respective threshold values of 1.7 and 4.3 dS m-1, respectivelly. Plants were able to maintain the leaf area index unaltered under moderate saline conditions.

O milho (Zea mays L.) é uma importante cultura no Brasil, sendo cultivado em todas as regiões, incluindo a região do semi-árido, onde é comum a ocorrência de águas com alta concentração de sais. Avaliar o crescimento e a produção do milho, híbrido 'AG 6690', irrigado com águas de diferentes níveis de salinidade foi o objetivo deste trabalho. O plantio foi realizado em vasos com 12 sementes por vaso, em 23 de maio de 2003, e realizado o desbaste deixando-se apenas duas plantas por vaso. A irrigação foi realizada sempre que o potencial mátrico médio do solo de cada tratamento aproximava-se de -30 kPa, utilizando-se águas com sete diferentes condutividades elétricas (ECi) variando entre 0,3 e 4,5 dS m-1, as quais foram alcançadas pela adição de NaCl e CaCl2 na proporção equivalente de 1:1. O peso seco de todas as partes da planta foi reduzido pela salinidade, assim como a evapotranspiração e a eficiência de uso de água. A produção reduziu por 21 e 20% para cada aumento unitário de ECi e ECs (condutividade elétrica da solução do solo) acima dos valores limiares de 1,7 e 4,3 dS m-1, respectivamente. As plantas foram capazes de manter a área foliar constante sob condições de salinidade moderada.

Water levels and soil mulches in relation to strawberry diseases an yield in a greenhouse

The occurrence of diseases and its influence on strawberry yield in a greenhouse as well as its association with water management are still not well known. So, the aim of this work was to evaluate the effect of different water levels and soil mulches on strawberry plant health and yield in a greenhouse. The experiment was carried out at Atibaia, State of São Paulo, Brazil, from April to December 1995. The experimental design was a 2 × 3 factorial, in randomized blocks, with five replications, and consisted of two soil mulches and three water levels. The soil mulches consisted of clear or black plastic. Trickle irrigation was applied whenever the soil water potential reached -10, -35 and -70 kPa at a depth of ten centimeters. Cultivar Campinas IAC 2712 was used. Plants grown at a soil water potential of -10 and -35 kPa, with clear plastic mulch provided the best yields. A linear function fitted well considering total yield data and irrigation depths. The equation was y = -233.54 + 1.56x (R² = 0.78). The irrigation level of -70 kPa and the use of black plastic favored a greater incidence of soil-borne diseases late in the harvest season.

A influência de doenças na produtividade do morangueiro cultivado em estufa, bem como sua associação com o manejo da irrigação é pouco conhecida. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de diferentes níveis de água e coberturas do solo na sanidade e produtividade do morangueiro, sob ambiente protegido. O experimento foi realizado em Atibaia, estado de São Paulo, Brasil, de abril a dezembro de 1995. O delineamento utilizado foi o fatorial 2 × 3, em blocos ao acaso, com cinco repetições, sendo estudados duas coberturas do solo (plástico transparente e preto) e três níveis de água. A irrigação, por gotejamento, foi aplicada quando o potencial de água no solo alcançava -10, -35 e -70 kPa à profundidade de dez centímetros. A cultivar utilizada foi a Campinas IAC 2712. As plantas cultivadas nos potenciais de água de -10 e -35 kPa ou com o plástico transparente apresentaram as melhores produtividades. A equação estimada foi y = -233,54 + 1,56x (R² = 0,78). A irrigação a -70 kPa e o plástico preto favoreceram a maior incidência de patógenos do sistema radicular no período de outubro a dezembro.

Emergence and growth of corn and soybean under saline stress

Emergence and seedling growth may be severely affected by salinity, mainly for sensitive crops. The objective of the present study was to verify the tolerance of corn and soybean to the irrigation water salinity (ECi) during the emergence and initial development stages. Seeds of corn, hybrid 'AG-6690', and soybean, cv. 'Conquista', were sown in pots containing material from a sandy-loam soil and irrigated with water of increasing salinity levels, from 0.3 to 5.9 dS m-1, giving nine levels of ECi obtained by the addition of an equivalent proportion of sodium and calcium chloride, except for ECi = 0.3 dS m-1 (tap water). Emergence of corn was not affected by salinity but seedling development was reduced for ECi above 1.5 dS m-1. Emergence and growth of soybean were reduced by water salinity and the crop was more tolerant during the emergence (ECi = 2.7 dS m-1) than in the initial development (ECi = 1.0 dS m-1) stage. Salinity of soil solution (ECs) was linearly correlated to ECi and affected the growth of corn and soybean for ECs higher than 3 and 2 dS m-1, respectively.

A emergência e o crescimento inicial podem ser severamente afetados pela salinidade, principalmente para culturas sensíveis. O objetivo do presente estudo foi verificar a tolerância do milho e da soja à salinidade da água de irrigação (CEi) nas fases de emergência e desenvolvimento inicial das plantas. Sementes de milho, híbrido 'AG-6690', e soja, cv. 'Conquista', foram semeadas em vasos contendo material de solo franco-arenoso e irrigadas com água de níveis crescentes de salinidade, variando de 0,3 a 5,9 dS m-1, totalizando nove níveis de CEi obtidos pela adição de cloreto de sódio e de cálcio em proporções equivalentes, exceto para CEi = 0,3 dS m-1 (água de torneira). A emergência do milho não foi afetada pela salinidade da água, mas o desenvolvimento das plantas foi reduzido para CEi acima de 1,5 dS m-1. A emergência e o crescimento da soja foram reduzidos pela salinidade, sendo mais tolerante na fase de emergência (CEi = 2,7 dS m-1) do que no desenvolvimento inicial das plantas (CEi = 1.0 dS m-1). A salinidade da solução do solo (CEs) foi linearmente correlacionada à CEi e afetou o crescimento do milho e da soja para CEs acima de 3 e 2 dS m-1, respectivamente.

Emergence and growth of corn and soybean under saline stress

Emergence and seedling growth may be severely affected by salinity, mainly for sensitive crops. The objective of the present study was to verify the tolerance of corn and soybean to the irrigation water salinity (ECi) during the emergence and initial development stages. Seeds of corn, hybrid 'AG-6690', and soybean, cv. 'Conquista', were sown in pots containing material from a sandy-loam soil and irrigated with water of increasing salinity levels, from 0.3 to 5.9 dS m-1, giving nine levels of ECi obtained by the addition of an equivalent proportion of sodium and calcium chloride, except for ECi = 0.3 dS m-1 (tap water). Emergence of corn was not affected by salinity but seedling development was reduced for ECi above 1.5 dS m-1. Emergence and growth of soybean were reduced by water salinity and the crop was more tolerant during the emergence (ECi = 2.7 dS m-1) than in the initial development (ECi = 1.0 dS m-1) stage. Salinity of soil solution (ECs) was linearly correlated to ECi and affected the growth of corn and soybean for ECs higher than 3 and 2 dS m-1, respectively.

A emergência e o crescimento inicial podem ser severamente afetados pela salinidade, principalmente para culturas sensíveis. O objetivo do presente estudo foi verificar a tolerância do milho e da soja à salinidade da água de irrigação (CEi) nas fases de emergência e desenvolvimento inicial das plantas. Sementes de milho, híbrido 'AG-6690', e soja, cv. 'Conquista', foram semeadas em vasos contendo material de solo franco-arenoso e irrigadas com água de níveis crescentes de salinidade, variando de 0,3 a 5,9 dS m-1, totalizando nove níveis de CEi obtidos pela adição de cloreto de sódio e de cálcio em proporções equivalentes, exceto para CEi = 0,3 dS m-1 (água de torneira). A emergência do milho não foi afetada pela salinidade da água, mas o desenvolvimento das plantas foi reduzido para CEi acima de 1,5 dS m-1. A emergência e o crescimento da soja foram reduzidos pela salinidade, sendo mais tolerante na fase de emergência (CEi = 2,7 dS m-1) do que no desenvolvimento inicial das plantas (CEi = 1.0 dS m-1). A salinidade da solução do solo (CEs) foi linearmente correlacionada à CEi e afetou o crescimento do milho e da soja para CEs acima de 3 e 2 dS m-1, respectivamente.

Water levels and soil mulches in relation to strawberry diseases an yield in a greenhouse

The occurrence of diseases and its influence on strawberry yield in a greenhouse as well as its association with water management are still not well known. So, the aim of this work was to evaluate the effect of different water levels and soil mulches on strawberry plant health and yield in a greenhouse. The experiment was carried out at Atibaia, State of São Paulo, Brazil, from April to December 1995. The experimental design was a 2 × 3 factorial, in randomized blocks, with five replications, and consisted of two soil mulches and three water levels. The soil mulches consisted of clear or black plastic. Trickle irrigation was applied whenever the soil water potential reached -10, -35 and -70 kPa at a depth of ten centimeters. Cultivar Campinas IAC 2712 was used. Plants grown at a soil water potential of -10 and -35 kPa, with clear plastic mulch provided the best yields. A linear function fitted well considering total yield data and irrigation depths. The equation was y = -233.54 + 1.56x (R² = 0.78). The irrigation level of -70 kPa and the use of black plastic favored a greater incidence of soil-borne diseases late in the harvest season.

A influência de doenças na produtividade do morangueiro cultivado em estufa, bem como sua associação com o manejo da irrigação é pouco conhecida. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de diferentes níveis de água e coberturas do solo na sanidade e produtividade do morangueiro, sob ambiente protegido. O experimento foi realizado em Atibaia, estado de São Paulo, Brasil, de abril a dezembro de 1995. O delineamento utilizado foi o fatorial 2 × 3, em blocos ao acaso, com cinco repetições, sendo estudados duas coberturas do solo (plástico transparente e preto) e três níveis de água. A irrigação, por gotejamento, foi aplicada quando o potencial de água no solo alcançava -10, -35 e -70 kPa à profundidade de dez centímetros. A cultivar utilizada foi a Campinas IAC 2712. As plantas cultivadas nos potenciais de água de -10 e -35 kPa ou com o plástico transparente apresentaram as melhores produtividades. A equação estimada foi y = -233,54 + 1,56x (R² = 0,78). A irrigação a -70 kPa e o plástico preto favoreceram a maior incidência de patógenos do sistema radicular no período de outubro a dezembro.

Vegetative growth and yield of strawberry under irrigation and soil mulches for different cultivation environments

The vegetative growth and yield of strawberry in relation to irrigation levels and soil mulches are still not well known, mainly for different environmental conditions. Two experiments were carried out in Atibaia, SP, Brazil, during 1995, one in a protected environment and the other in an open field, to evaluate the cultivar Campinas IAC-2712, under different irrigation levels and soil mulches (black and clear polyethylene). Three water potential levels in the soil were used in order to define irrigation time, corresponding to -0.010 (N1), -0.035 (N2), and -0.070 (N3) MPa, measured through tensiometers installed at the 10 cm depth. A 2 × 3 factorial arrangement was adopted, as randomized complete block, with 5 replicates. In the protected cultivation, the irrigation levels of -0.010 and -0.035 MPa and the clear plastic mulch favored the vegetative growth, evaluated through plant height, maximum horizontal dimension of the plant, leaf area index, as well as by total marketable fruit yield and its components (mean number and weight of fruits per plant). In the open field cultivation, no effect of treatments due to rainfall were observed.

O desenvolvimento vegetativo e a produção do morangueiro submetido a diferentes níveis de irrigação e coberturas do solo ainda não é bem conhecido, principalmente para diferentes ambientes de cultivo. Foram instalados dois experimentos em Atibaia, SP, Brasil, em 1995, um em ambiente protegido e o outro em campo aberto, para avaliar o crescimento vegetativo e a produção da cultivar Campinas IAC-2712, sob diferentes níveis de irrigação e coberturas do solo (polietileno preto e transparente). Três níveis de potencial de água no solo foram utilizados a fim de determinar o momento de irrigação, correspondendo a -0,010 (N1), -0,035 (N2) e -0,070 (N3) MPa, medidos por tensiômetros instalados a 10 cm de profundidade. Os experimentos foram instalados em esquema fatorial 2 × 3, em blocos ao acaso com cinco repetições. No cultivo protegido, os níveis de irrigação de -0,010 e -0,035 MPa e a cobertura de solo com plástico transparente favoreceram o crescimento vegetativo, avaliado por meio da altura da planta, máxima dimensão horizontal da planta e índice de área foliar, além da produção total de frutos comerciáveis. No cultivo em campo aberto não houve efeito de tratamentos devido a ocorrência de chuvas durante o período experimental.

Convection regime between canopy and air in a greenhouse

The use of covering materials in protected environments modifies the air movement close to the crop canopy compared to external environment, which changes the heat and mass transfer between canopy and air. Several researches have been made in greenhouses to estimate mass and heat flux using dimensionless numbers to characterize the type of convection (forced, free or mixed). The knowledge of which one is dominant allows simplifications and specific approaches. The dominant convection regime between canopy and air was determined in a naturally ventilated greenhouse cropped with sweet pepper. Forced convection was predominant, representing more than 70% of the time. During daytime, an increase of mixed convection was observed. It is thus appropriated the use of models that include both forced and mixed convection in the studies of mass and heat exchanges in canopy - air interface.

O uso de coberturas em ambientes protegidos altera a movimentação de ar próximo do dossel da cultura, comparado com o ambiente externo, modificando os processos de trocas de calor e massa entre dossel e ar. Muitos trabalhos realizados em casas de vegetação têm estimado os fluxos de calor latente e sensível com emprego de números adimensionais caracterizadores do tipo de regime convectivo. O conhecimento do tipo de regime predominante (forçado, livre ou misto) permite simplificações e abordagens mais específicas para estimativa destes fluxos. No presente trabalho, foi determinado o tipo de regime convectivo predominante entre dossel e ar, em uma casa de vegetação em arco, com ventilação natural com a cultura do pimentão amarelo. Na maior parte do tempo (>70%) houve predominância da convecção forçada. Durante o dia, foi observado um pequeno aumento da convecção mista, sendo interessante para este período o uso de modelos que contemplem tanto a convecção mista quanto a forçada no estudo das trocas de calor e de massa entre dossel e ar.

Convection regime between canopy and air in a greenhouse

The use of covering materials in protected environments modifies the air movement close to the crop canopy compared to external environment, which changes the heat and mass transfer between canopy and air. Several researches have been made in greenhouses to estimate mass and heat flux using dimensionless numbers to characterize the type of convection (forced, free or mixed). The knowledge of which one is dominant allows simplifications and specific approaches. The dominant convection regime between canopy and air was determined in a naturally ventilated greenhouse cropped with sweet pepper. Forced convection was predominant, representing more than 70% of the time. During daytime, an increase of mixed convection was observed. It is thus appropriated the use of models that include both forced and mixed convection in the studies of mass and heat exchanges in canopy - air interface.

O uso de coberturas em ambientes protegidos altera a movimentação de ar próximo do dossel da cultura, comparado com o ambiente externo, modificando os processos de trocas de calor e massa entre dossel e ar. Muitos trabalhos realizados em casas de vegetação têm estimado os fluxos de calor latente e sensível com emprego de números adimensionais caracterizadores do tipo de regime convectivo. O conhecimento do tipo de regime predominante (forçado, livre ou misto) permite simplificações e abordagens mais específicas para estimativa destes fluxos. No presente trabalho, foi determinado o tipo de regime convectivo predominante entre dossel e ar, em uma casa de vegetação em arco, com ventilação natural com a cultura do pimentão amarelo. Na maior parte do tempo (>70%) houve predominância da convecção forçada. Durante o dia, foi observado um pequeno aumento da convecção mista, sendo interessante para este período o uso de modelos que contemplem tanto a convecção mista quanto a forçada no estudo das trocas de calor e de massa entre dossel e ar.

Vegetative growth and yield of strawberry under irrigation and soil mulches for different cultivation environments

The vegetative growth and yield of strawberry in relation to irrigation levels and soil mulches are still not well known, mainly for different environmental conditions. Two experiments were carried out in Atibaia, SP, Brazil, during 1995, one in a protected environment and the other in an open field, to evaluate the cultivar Campinas IAC-2712, under different irrigation levels and soil mulches (black and clear polyethylene). Three water potential levels in the soil were used in order to define irrigation time, corresponding to -0.010 (N1), -0.035 (N2), and -0.070 (N3) MPa, measured through tensiometers installed at the 10 cm depth. A 2 × 3 factorial arrangement was adopted, as randomized complete block, with 5 replicates. In the protected cultivation, the irrigation levels of -0.010 and -0.035 MPa and the clear plastic mulch favored the vegetative growth, evaluated through plant height, maximum horizontal dimension of the plant, leaf area index, as well as by total marketable fruit yield and its components (mean number and weight of fruits per plant). In the open field cultivation, no effect of treatments due to rainfall were observed.

O desenvolvimento vegetativo e a produção do morangueiro submetido a diferentes níveis de irrigação e coberturas do solo ainda não é bem conhecido, principalmente para diferentes ambientes de cultivo. Foram instalados dois experimentos em Atibaia, SP, Brasil, em 1995, um em ambiente protegido e o outro em campo aberto, para avaliar o crescimento vegetativo e a produção da cultivar Campinas IAC-2712, sob diferentes níveis de irrigação e coberturas do solo (polietileno preto e transparente). Três níveis de potencial de água no solo foram utilizados a fim de determinar o momento de irrigação, correspondendo a -0,010 (N1), -0,035 (N2) e -0,070 (N3) MPa, medidos por tensiômetros instalados a 10 cm de profundidade. Os experimentos foram instalados em esquema fatorial 2 × 3, em blocos ao acaso com cinco repetições. No cultivo protegido, os níveis de irrigação de -0,010 e -0,035 MPa e a cobertura de solo com plástico transparente favoreceram o crescimento vegetativo, avaliado por meio da altura da planta, máxima dimensão horizontal da planta e índice de área foliar, além da produção total de frutos comerciáveis. No cultivo em campo aberto não houve efeito de tratamentos devido a ocorrência de chuvas durante o período experimental.

Water relations and photosynthesis as criteria for adequate irrigation management in 'Tahiti' lime trees

Irrigation scheduling based on soil moisture status is one of the most useful methods because of its practicality and low cost. The effects of available soil water depletion on evapotranspiration (ETc), transpiration (E), leaf water potential at predawn (psiP) and midday (psiM), stomatal conductance (gs) and net CO2 assimilation (A) in lime 'Tahiti' trees (Citrus latifolia) were evaluated to improve irrigation schedule and minimize water use without causing water stress. The trees were spaced 7 FONT FACE=Symbol>´ /FONT> 4 m and drip-irrigated by four drippers with the available soil water content (AWC) depleted by suspension of irrigation (40 days). Leaf water potential was measured on a pressure chamber (psiP and psiM) and leaf gas exchange was measured by infrared gas analyzer (E, gs and A). Evapotranspiration was determined with the aid of weighing lysimeter. Water soil content and potential (psiS) were monitored with TDR probes and tensiometers, respectively, installed at 0.3, 0.6 and 0.9 m depths. Meteorological variables were monitored with an automatic weather station in the experimental area. The threshold AWC level for the onset of ETc decline was 43%, and 60% for gs, A, E and Y P. Also, psiP was more sensitive to AWC than psiM, and is therefore a better tool for irrigation. When AWC was around 60%, values of psiP and psis were -0.62 MPa and -48.8 kPa, respectively.

Programar práticas de irrigação com base na umidade do solo é um dos métodos mais usuais devido sua praticidade e baixo custo. O efeito do esgotamento da água disponível do solo sobre a evapotranspiração (ETc), transpiração (E), potencial de água na folha ao amanhecer (psiP) e ao meio-dia (psiM), condutância estomática (gs) e assimilação líquida de CO2 (A) em plantas de limeira 'Tahiti' (Citrus latifolia) foi avaliado para melhorar o manejo da irrigação, minimizando água e evitando o estresse hídrico. As plantas foram espaçadas de 7 FONT FACE=Symbol>´ /FONT> 4 m e irrigadas por quatro gotejadores com a diminuição da água disponível no solo (AD) provocada pela suspensão da irrigação (40 dias). Para as medidas do potencial da água na folha foi utilizado uma câmara de pressão (psiP e psiM) e para as medidas de trocas gasosas um analisador de gases por infravermelho (A, E e gs). Foi utilizado um lisímetro de pesagem para a determinação da ETc. A umidade e potencial de água no solo (psiS) foram monitoradas por sondas de TDR e tensiômetros, respectivamente, instalados a 0,3, 0,6 e 0,9 m de profundidade. As variáveis meteorológicas foram monitorados por uma estação agrometeorológica automática na área. O limite de AD na qual a ETc começou a diminuir foi de 43%, ao passo que para gs, A, E e Y P foi de 60%. Ainda, o Y P foi mais sensível a AD do que as medidas de psiM podendo ser recomendado como ferramenta para manejo de irrigação. Quando AD estava próximo de 60%, os valores de psiP e psiS eram -0,62 MPa e -48,8 kPa, respectivamente.

Estimation of leaf area for greenhouse cucumber by linear measurements under salinity and grafting

The measurement of leaf area by linear parameters is a useful tool when plants cannot be destroyed for direct measurement. The objectives of this study were to establish equations to estimate the leaf area of greenhouse-cucumber and to evaluate the effects of salinity and grafting on this estimative. Non-grafted cucumber seedlings, cv. 'Hokushin', were transplanted in a greenhouse and were irrigated with water of different salinities (1.0, 3.2 and 5.0 dS m-1). In the second growing period, the same cultivar was grafted on Cucurbita spp. and the plants were irrigated with water of 1.4, 3.0 and 5.3 dS m-1. Leaves of different sizes were collected from both experiments and leaf area was determined by an integrating area meter. Leaf length (L) and width (W) were also recorded. An equation for estimating the leaf area from L and W was developed for a given salinity level or grafting condition and estimated well the area of leaves collected in the other treatments. The leaf area (LA) of cucumber 'Hokushin' could be estimated using the equation LA = 0.88LW - 4.27, for any grafting and salinity conditions.

A determinação da área foliar por medidas lineares é uma ferramenta útil quando as plantas não podem ser destruídas para que a medição direta seja realizada. Os objetivos desse trabalho foram definir equações para a estimativa da área foliar do pepino em ambiente protegido e avaliar os efeitos da salinidade e da a enxertia nessa estimativa. Mudas de pepino, cv. 'Hokushin', não enxertadas, foram transplantadas em um ambiente protegido e irrigadas com água de diferentes salinidades (1,0, 3,2 e 5,0 dS m-1). No segundo período de cultivo, a mesma cultivar foi enxertada sobre Cucurbita spp., sendo as plantas irrigadas com água de 1,4, 3,0 e 5,3 dS m-1. Foram coletadas folhas de diferentes tamanhos dos dois cultivos e dos três tratamentos e a área foliar foi determinada por um medidor de área foliar. O comprimento (C) e a largura (L) da folha também foram registrados. Desenvolveram-se equações pelas quais a área foliar pôde ser estimada a partir de medidas de C e L. A equação desenvolvida para um dado nível de salinidade ou condição de enxertia estimou bem a área das folhas coletadas nos demais tratamentos. A área foliar (AF) do pepino 'Hokushin' pode ser estimada pela função AF = 0,88CL - 4,27, para qualquer condição de enxertia e salinidade.

Field determintation of young acid lime plants transpiration by the stem heat balance method

The stem heat balance method (HBM) measures sap flow (SF) in plants, and can be used to estimate daily transpiration flow. It is a powerful technique for water relations and irrigation field studies, but it has to be tested in species of particular interest. This paper discusses effectiveness of the HBM to estimate transpiration of young acid lime plants (Citrus latifolia Tan. cv. Tahiti), grafted on citrumelo cv. Swingle (Poncirus trifoliata Raf. x C. paradisi Macf.), in the field using commercial gauges (model SAG10-ws, Dynamax Inc., Huston), in Piracicaba, State of Sao Paulo, Brazil. SF was correlated to transpiration determined by weighing lysimeters and by a steady-state null-balance porometer. The mean ratio between daily values of SF and lysimetric measurements was practically unitary, showing a mean difference of only 0.05%, being the comparisons of values in periods shorter than 24 hours impaired by effect of wind turbulence on lysimeters. The same occurred (mean difference of 0.38%) when SF and canopy transpiration estimated from porometer measurements were compared in 20-min periods, but transpiration tended to exceed SF in periods of higher transpiration and data dispersion was high (r² = 0.48). An analysis of the sources errors of the techniques was done, including the comparison of the daily course of SF and net radiation. Despite of the dispersion of the comparative data between the HBM and the other two techniques, HBM had a good performance, permitting to recommend its use in studies of water relations in young citrus plants under field conditions.

O método de balanço de calor caulinar (MBC) é usado na estimativa de fluxo de seiva (SF) de plantas herbáceas e lenhosas, sendo uma ferramenta útil na determinação de transpiração em estudos de relações hídricas e no manejo da irrigação. É recomendável testar o seu desempenho em espécies de interesse. Neste estudo ele foi testado em plantas jovens de lima ácida (Citrus latifolia Tan. cv. Tahiti) enxertadas em citrumelo cv.'Swingle' (Poncirus trifoliata Raf. x C. paradisi Macf.), em um pomar localizado em Piracicaba (latitude de 22º42'30"S, longitude 47º38'00" W e altitude de 580 m), SP, no período de outubro de 2001 a fevereiro de 2002, tendo ocorrido o início das medidas quatro meses após o plantio das mudas no campo. As estimativas de FS foram relacionadas com a transpiração determinada com lisímetros de pesagem e com porômetro de balanço de nulo em equilíbrio dinâmico (Tp). Os valores diários de FS apresentaram uma boa concordância com os dados lisimétricos, com diferença média de 0,05% e r² de 0,72, não tendo sido possível a comparação em escala de tempo inferior a 24 horas devido à ação do vento sobre os lisímetros. Ao comparar FS com Tp, foi verificado um padrão relativamente próximo de variação das curvas de cada tipo de medida ao longo do dia, mas com tendência dos valores mais elevados para Tp em horários de maior transpiração. A correlação entre ambas as variáveis revelou uma pequena diferença média, mas com dispersão alta dos pontos. Foi feita uma análise sobre as fontes de erro das técnicas usadas, ao lado de uma comparação do curso diário do fluxo de seiva e do saldo de radiação. Conclui-se que o MBC apresentou bom desempenho e pode ser aplicado em estudos de relações hídricas em plantas jovens de lima ácida 'Tahiti' crescendo em condições de campo.

Calibration of cardy-ion meters to measure nutrient concentrations in soil solution an in plant sap

Fertigation management requires rapid and accurate methods to determine nutrient concentrations in soil solution and in plant sap. This study was developed to evaluate the performance of cardy-ion meters (CIM) for the determinations of NO3-, K+ and Na+ concentrations in soil solution and tomato plant sap, for fertigation management purposes. Tomato was cultivated in a greenhouse with different levels of N, K and Na in the irrigation water. Soil solution was collected by suction at the 15 cm depth with porous ceramic cups and the concentrations of NO3-, K+ and Na+ were determined by CIM and also in the laboratory by standard methods. At the end of the cropping season, 50 leaf samples were also collected and concentrations of the nutrients in the petiole sap were analyzed by CIM and compared to the amounts of total-N, K and Na in the dry matter of the leaves. Concentrations in soil solution and plant sap determined by CIM presented good correlations with measurements in soil solution and in leaf dry matter, respectively, analysed by standard methods. The use of CIM is advantageous due to the quickness of the analyses and the low cost.

O manejo da fertirrigação requer métodos rápidos e precisos para a determinação das concentrações de nutrientes na solução do solo e na seiva da planta. Este estudo foi desenvolvido para avaliar o desempenho de medidores de íons específicos (MIE) na determinação das concentrações de NO3-, K+ and Na+ na solução do solo e na seiva de plantas de tomate para fins de manejo da fertirrigação. O tomateiro foi cultivado em um ambiente protegido com diferentes níveis de N, K e Na na água de irrigação. A solução do solo foi coletada a 15 cm de profundidade com cápsulas de cerâmica porosa e as concentrações de NO3-, K+ and Na+ foram determinadas com os MIE e também no laboratório pelos métodos-padrões. Ao final do ciclo da cultura, 50 amostras de folhas também foram coletadas e as concentrações dos nutrientes na seiva do pecíolo foram analisadas com os MIE e comparadas com os teores de N, K e a na matéria seca das folhas. As concentrações na solução do solo e na seiva da planta determinadas com os MIE apresentaram boas correlações com as determinações na solução do solo e na matéria seca das folhas, respectivamente, efetuadas pelos métodos-padrões. A utilização dos MIE é vantajosa devido à rapidez das análises e aos baixos custos.

Calibration of cardy-ion meters to measure nutrient concentrations in soil solution an in plant sap

Fertigation management requires rapid and accurate methods to determine nutrient concentrations in soil solution and in plant sap. This study was developed to evaluate the performance of cardy-ion meters (CIM) for the determinations of NO3-, K+ and Na+ concentrations in soil solution and tomato plant sap, for fertigation management purposes. Tomato was cultivated in a greenhouse with different levels of N, K and Na in the irrigation water. Soil solution was collected by suction at the 15 cm depth with porous ceramic cups and the concentrations of NO3-, K+ and Na+ were determined by CIM and also in the laboratory by standard methods. At the end of the cropping season, 50 leaf samples were also collected and concentrations of the nutrients in the petiole sap were analyzed by CIM and compared to the amounts of total-N, K and Na in the dry matter of the leaves. Concentrations in soil solution and plant sap determined by CIM presented good correlations with measurements in soil solution and in leaf dry matter, respectively, analysed by standard methods. The use of CIM is advantageous due to the quickness of the analyses and the low cost.

O manejo da fertirrigação requer métodos rápidos e precisos para a determinação das concentrações de nutrientes na solução do solo e na seiva da planta. Este estudo foi desenvolvido para avaliar o desempenho de medidores de íons específicos (MIE) na determinação das concentrações de NO3-, K+ and Na+ na solução do solo e na seiva de plantas de tomate para fins de manejo da fertirrigação. O tomateiro foi cultivado em um ambiente protegido com diferentes níveis de N, K e Na na água de irrigação. A solução do solo foi coletada a 15 cm de profundidade com cápsulas de cerâmica porosa e as concentrações de NO3-, K+ and Na+ foram determinadas com os MIE e também no laboratório pelos métodos-padrões. Ao final do ciclo da cultura, 50 amostras de folhas também foram coletadas e as concentrações dos nutrientes na seiva do pecíolo foram analisadas com os MIE e comparadas com os teores de N, K e a na matéria seca das folhas. As concentrações na solução do solo e na seiva da planta determinadas com os MIE apresentaram boas correlações com as determinações na solução do solo e na matéria seca das folhas, respectivamente, efetuadas pelos métodos-padrões. A utilização dos MIE é vantajosa devido à rapidez das análises e aos baixos custos.

Field determintation of young acid lime plants transpiration by the stem heat balance method

The stem heat balance method (HBM) measures sap flow (SF) in plants, and can be used to estimate daily transpiration flow. It is a powerful technique for water relations and irrigation field studies, but it has to be tested in species of particular interest. This paper discusses effectiveness of the HBM to estimate transpiration of young acid lime plants (Citrus latifolia Tan. cv. Tahiti), grafted on citrumelo cv. Swingle (Poncirus trifoliata Raf. x C. paradisi Macf.), in the field using commercial gauges (model SAG10-ws, Dynamax Inc., Huston), in Piracicaba, State of Sao Paulo, Brazil. SF was correlated to transpiration determined by weighing lysimeters and by a steady-state null-balance porometer. The mean ratio between daily values of SF and lysimetric measurements was practically unitary, showing a mean difference of only 0.05%, being the comparisons of values in periods shorter than 24 hours impaired by effect of wind turbulence on lysimeters. The same occurred (mean difference of 0.38%) when SF and canopy transpiration estimated from porometer measurements were compared in 20-min periods, but transpiration tended to exceed SF in periods of higher transpiration and data dispersion was high (r² = 0.48). An analysis of the sources errors of the techniques was done, including the comparison of the daily course of SF and net radiation. Despite of the dispersion of the comparative data between the HBM and the other two techniques, HBM had a good performance, permitting to recommend its use in studies of water relations in young citrus plants under field conditions.

O método de balanço de calor caulinar (MBC) é usado na estimativa de fluxo de seiva (SF) de plantas herbáceas e lenhosas, sendo uma ferramenta útil na determinação de transpiração em estudos de relações hídricas e no manejo da irrigação. É recomendável testar o seu desempenho em espécies de interesse. Neste estudo ele foi testado em plantas jovens de lima ácida (Citrus latifolia Tan. cv. Tahiti) enxertadas em citrumelo cv.'Swingle' (Poncirus trifoliata Raf. x C. paradisi Macf.), em um pomar localizado em Piracicaba (latitude de 22º42'30"S, longitude 47º38'00" W e altitude de 580 m), SP, no período de outubro de 2001 a fevereiro de 2002, tendo ocorrido o início das medidas quatro meses após o plantio das mudas no campo. As estimativas de FS foram relacionadas com a transpiração determinada com lisímetros de pesagem e com porômetro de balanço de nulo em equilíbrio dinâmico (Tp). Os valores diários de FS apresentaram uma boa concordância com os dados lisimétricos, com diferença média de 0,05% e r² de 0,72, não tendo sido possível a comparação em escala de tempo inferior a 24 horas devido à ação do vento sobre os lisímetros. Ao comparar FS com Tp, foi verificado um padrão relativamente próximo de variação das curvas de cada tipo de medida ao longo do dia, mas com tendência dos valores mais elevados para Tp em horários de maior transpiração. A correlação entre ambas as variáveis revelou uma pequena diferença média, mas com dispersão alta dos pontos. Foi feita uma análise sobre as fontes de erro das técnicas usadas, ao lado de uma comparação do curso diário do fluxo de seiva e do saldo de radiação. Conclui-se que o MBC apresentou bom desempenho e pode ser aplicado em estudos de relações hídricas em plantas jovens de lima ácida 'Tahiti' crescendo em condições de campo.