Oil content and economic water productivity of soybean cultivars under different water availability conditions / Produção de óleo e produtividade econômica da água de cultivares de soja em diferentes disponibilidades hídricas

ABSTRACT: This research evaluated the yield, water productivity, and economic water productivity for the oil content of three soybean cultivars under different water conditions. The experiments were conducted in the 2017/2018 and 2018/2019 harvests. The experimental design consisted of a two-factor randomized block, with the first factor of 5 irrigation depths, based on the reference evapotranspiration (ETO), plus the treatment without irrigation and the second factor was 3 soybean cultivars. Results reported oil yield and productivity were higher for the depths of 75% (crop 1) and 100% of ETO (crop 2). For the evaluations of water productivity and economic water productivity, the highest results were obtained at the level of 50% in crop 1 and 25% and 50% in crop 2. Cultivar BRASMAX Ponta had the highest values for oil production and BRASMAX Valente for oil yield, in both crops. In Crop 1, the BRASMAX Valente cultivar had the highest results in water productivity and economic water productivity, and in Crop 2, the BRASMAX Ponta cultivar had the highest values. Supplemental irrigation favored the increase in oil production and oil productivity. For a more efficient and economical use of water, it is necessary to use smaller irrigation depths.

RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo avaliar o rendimento, produtividade da água e produtividade econômica da água para o teor de óleo de três cultivares de soja sob diferentes condições hídricas. Os experimentos foram conduzidos nas safras 2017/2018 e 2018/2019. O delineamento experimental constou de um bifatorial em blocos ao acaso, com o primeiro fator de cinco lâminas de irrigação, com base na evapotranspiração de referência (ETO), mais o tratamento sem irrigação e o segundo fator foram três cultivares de soja. Os resultados para o rendimento e produtividade de óleo foram maiores para as lâminas de 75% (safra 1) e 100% da ETO (safra 2). Nas avaliações de produtividade da água e produtividade econômica da água os maiores resultados foram obtidos na lâmina de 50% na safra 1 e 25% e 50% na safra 2. A cultivar BRASMAX Ponta apresentou os maiores valores para produção de óleo e a BRASMAX Valente para produtividade de óleo, em ambas as safras. Na safra 1, a BRASMAX Valente obteve os maiores resultados na produtividade de água e produtividade econômica da água e, na Safra 2, foi a BRASMAX Ponta que apresentou maiores valores. A irrigação suplementar favoreceu o incremento na produção de óleo e a produtividade de óleo. Para o uso mais eficiente e econômico da água é necessário a utilização de menores lâminas.

Oil content and economic water productivity of soybean cultivars under different water availability conditions / Produção de óleo e produtividade econômica da água de cultivares de soja em diferentes disponibilidades hídricas

This research evaluated the yield, water productivity, and economic water productivity for the oil content of three soybean cultivars under different water conditions. The experiments were conducted in the 2017/2018 and 2018/2019 harvests. The experimental design consisted of a two-factor randomized block, with the first factor of 5 irrigation depths, based on the reference evapotranspiration (ETO), plus the treatment without irrigation and the second factor was 3 soybean cultivars. Results reported oil yield and productivity were higher for the depths of 75% (crop 1) and 100% of ETO (crop 2). For the evaluations of water productivity and economic water productivity, the highest results were obtained at the level of 50% in crop 1 and 25% and 50% in crop 2. Cultivar BRASMAX Ponta had the highest values for oil production and BRASMAX Valente for oil yield, in both crops. In Crop 1, the BRASMAX Valente cultivar had the highest results in water productivity and economic water productivity, and in Crop 2, the BRASMAX Ponta cultivar had the highest values. Supplemental irrigation favored the increase in oil production and oil productivity. For a more efficient and economical use of water, it is necessary to use smaller irrigation depths.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o rendimento, produtividade da água e produtividade econômica da água para o teor de óleo de três cultivares de soja sob diferentes condições hídricas. Os experimentos foram conduzidos nas safras 2017/2018 e 2018/2019. O delineamento experimental constou de um bifatorial em blocos ao acaso, com o primeiro fator de cinco lâminas de irrigação, com base na evapotranspiração de referência (ETO), mais o tratamento sem irrigação e o segundo fator foram três cultivares de soja. Os resultados para o rendimento e produtividade de óleo foram maiores para as lâminas de 75% (safra 1) e 100% da ETO (safra 2). Nas avaliações de produtividade da água e produtividade econômica da água os maiores resultados foram obtidos na lâmina de 50% na safra 1 e 25% e 50% na safra 2. A cultivar BRASMAX Ponta apresentou os maiores valores para produção de óleo e a BRASMAX Valente para produtividade de óleo, em ambas as safras. Na safra 1, a BRASMAX Valente obteve os maiores resultados na produtividade de água e produtividade econômica da água e, na Safra 2, foi a BRASMAX Ponta que apresentou maiores valores. A irrigação suplementar favoreceu o incremento na produção de óleo e a produtividade de óleo. Para o uso mais eficiente e econômico da água é necessário a utilização de menores lâminas.

Water productivity and production function in irrigated millet crop / Função de produção e produtividade da água em cultura de milheto irrigado

Determining the function that correlates water productivity with crop yield is essential for the correct sizing and management of irrigated agricultural systems. The objectives of this study are to determine forage production (FP) of millet at different irrigation levels and water productivity. Two experiments were conducted using millet crop sown in the 2014/2015 growing season in Santiago, Rio Grande do Sul, Brazil, and in the 2015/2016 growing season in Santa Maria, Rio Grande do Sul. The experiments were carried out using a completely randomized block design with four repetitions and six irrigation regimes (0, 25, 50, 75, 100, and 125% of reference evapotranspiration-ETo). Dry matter (DM) production of plants collected at 50, 80, 110, and 140 days after sowing and water productivity were determined. Irrigation had a significant effect on millet FP (kg DM ha-1) during the 2014/2015 and 2015/2016 growing seasons after adjusting the quadratic equation. The maximum technical efficiency in the two growing seasons was reached at 125% of ETo, with FP of 15,494.47 kg ha-1 and 14,779.50 kg ha-1, respectively. Water productivity was not significantly different between treatments, yieldingan average of 1.86 kg DM m-3 and 1.69 kg DM m-3 in the two seasons, respectively. The curve of average FP estimated with the logistic equation accurately represents the total FP in the two seasons. Millet crop is susceptible to water deficits, and the irrigation regime of 125% ETo achieved the highest FP in both growing seasons. However, the adopted irrigation regimes did not significantly affect water productivity.

A determinação da função de produção que relaciona a água com a produção da cultura é imprescindível para o correto dimensionamento e manejo de sistemas agropecuários irrigados. Os objetivos deste trabalho são a identificação da função de produção de forragem de milheto em relação às lâminas aplicadas e a determinação da produtividade da água. Foram realizados dois experimentos com a cultura do milheto semeados na safra agrícola 2014/2015 em Santiago, RS e na safra 2015/2016 em Santa Maria, RS. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições e seis lâminas de irrigação (0, 25, 50, 75, 100 e 125% da evapotranspiração de referência - ETo). Foi avaliada a produção de massa seca total acumulada de forragem, coletada aos 50, 80, 110 e 140 dias após a semeadura e determinou-se a produtividade da água. Observou-se efeito significativo para a produção de forragem de milheto (kg de MS ha-1) nas duas safras agrícolas 2014/2015 e 2015/2016, ajustando-se equação quadrática. A máxima eficiência técnica entre os tratamentos foi encontrada, para as duas safras, na lâmina 125% da ETo com produção de forragem de 15.494,47 kg ha-1 e 14.779,50 kg ha-1. A produtividade da água não diferiu estatisticamente para os distintos tratamentos em ambos os anos, com as médias gerais dos tratamentos em cada ano de 1,86 e 1,69 kg de MS m-3 nas safras de 2014/2015 e 2015/2016 respectivamente. A dinâmica de produção de massa seca acumulada, para a equação logística obtida com a média das duas safras representa com desempenho “ótimo” as produções de forragem acumuladas das duas safras agrícolas. A produção de forragem de milheto é suscetível a déficits hídricos, sendo a lâmina de 125% da ETo, a mais produtiva nas duas safras agrícolas. As lâminas de irrigação não influenciaram na produtividade da água.

Economic of the irrigated production of forage millet / Viabilidade econômica da produção de milheto forrageiro irrigado

Irrigation is an agricultural technique that increases crop yield and reduces periods of forage shortage. However, this technique increases production costs, and the process is economically viable only when costs are lower than the financial return. Determining the technical and financial viability of irrigation is essential to assess the feasibility of forage production systems. Therefore, the objective of this study was to determine the technical and financial viability of irrigated producing of forage millet in different growing seasons in two microregions of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The water requirements of the growing seasons of 2012 to 2017 in the microregions of Santiago and Santa Maria varied and affected the cost of irrigation. The irrigated production of forage millet increased the total average cost by 13.42% and increased the financial return by 43.03% and 22.49% in Santiago and Santa Maria, respectively.(AU)

A irrigação é uma técnica que visa garantir altos rendimentos e reduzir períodos de escassez forrageira. Com a inclusão desta técnica, há um incremento no custo de produção, devendo este ser inferior aos rendimentos decorrentes de sua utilização para garantir a opção pelo uso. A determinação da viabilidade técnica e financeira da utilização da irrigação é imprescindível para avaliar os sistemas produtivos forrageiros. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi determinar a viabilidade técnica e financeira do uso da irrigação, na produção de forragem de milheto, para diferentes safras agrícolas e em duas microregiões do Estado do Rio Grande do Sul. Verificou-se que as demandas hídricas das diferentes cinco safras agrícolas 2012-2017, para as microrregiões de Santiago e Santa Maria são variáveis e influenciam nos custos da irrigação. A inclusão da irrigação na produção de forragem de milheto aumentou o custo total, em média, em 13,42%, porém proporcionou aumento do retorno econômico de 43,03% e 22,49% para as respectivas microrregiões.(AU)

Water productivity and production function in irrigated millet crop / Função de produção e produtividade da água em cultura de milheto irrigado

Determining the function that correlates water productivity with crop yield is essential for the correct sizing and management of irrigated agricultural systems. The objectives of this study are to determine forage production (FP) of millet at different irrigation levels and water productivity. Two experiments were conducted using millet crop sown in the 2014/2015 growing season in Santiago, Rio Grande do Sul, Brazil, and in the 2015/2016 growing season in Santa Maria, Rio Grande do Sul. The experiments were carried out using a completely randomized block design with four repetitions and six irrigation regimes (0, 25, 50, 75, 100, and 125% of reference evapotranspiration-ETo). Dry matter (DM) production of plants collected at 50, 80, 110, and 140 days after sowing and water productivity were determined. Irrigation had a significant effect on millet FP (kg DM ha-1) during the 2014/2015 and 2015/2016 growing seasons after adjusting the quadratic equation. The maximum technical efficiency in the two growing seasons was reached at 125% of ETo, with FP of 15,494.47 kg ha-1 and 14,779.50 kg ha-1, respectively. Water productivity was not significantly different between treatments, yieldingan average of 1.86 kg DM m-3 and 1.69 kg DM m-3 in the two seasons, respectively. The curve of average FP estimated with the logistic equation accurately represents the total FP in the two seasons. Millet crop is susceptible to water deficits, and the irrigation regime of 125% ETo achieved the highest FP in both growing seasons. However, the adopted irrigation regimes did not significantly affect water productivity.(AU)

A determinação da função de produção que relaciona a água com a produção da cultura é imprescindível para o correto dimensionamento e manejo de sistemas agropecuários irrigados. Os objetivos deste trabalho são a identificação da função de produção de forragem de milheto em relação às lâminas aplicadas e a determinação da produtividade da água. Foram realizados dois experimentos com a cultura do milheto semeados na safra agrícola 2014/2015 em Santiago, RS e na safra 2015/2016 em Santa Maria, RS. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições e seis lâminas de irrigação (0, 25, 50, 75, 100 e 125% da evapotranspiração de referência - ETo). Foi avaliada a produção de massa seca total acumulada de forragem, coletada aos 50, 80, 110 e 140 dias após a semeadura e determinou-se a produtividade da água. Observou-se efeito significativo para a produção de forragem de milheto (kg de MS ha-1) nas duas safras agrícolas 2014/2015 e 2015/2016, ajustando-se equação quadrática. A máxima eficiência técnica entre os tratamentos foi encontrada, para as duas safras, na lâmina 125% da ETo com produção de forragem de 15.494,47 kg ha-1 e 14.779,50 kg ha-1. A produtividade da água não diferiu estatisticamente para os distintos tratamentos em ambos os anos, com as médias gerais dos tratamentos em cada ano de 1,86 e 1,69 kg de MS m-3 nas safras de 2014/2015 e 2015/2016 respectivamente. A dinâmica de produção de massa seca acumulada, para a equação logística obtida com a média das duas safras representa com desempenho “ótimo” as produções de forragem acumuladas das duas safras agrícolas. A produção de forragem de milheto é suscetível a déficits hídricos, sendo a lâmina de 125% da ETo, a mais produtiva nas duas safras agrícolas. As lâminas de irrigação não influenciaram na produtividade da água.(AU)

Performance indices for pumping stations in irrigated rice fields / Índices de desempenho para estações de bombeamento em lavouras de arroz irrigado

Performance indices can be used as indices of energy use in irrigation systems. Pumping stations (PSs) are elements that require energy for irrigation of rice fields by conventional flood irrigation. Interplay of physical, hydraulic, and electrical parameters generates indices that determine the performance in the diagnosis of PSs, operation, and projects for new sets. In this study, it was proposed and classified performance indices for PSs in rice fields, focusing on the efficient use of energy. The study was carried out through an investigation of 160 PSs in operation, located at the western border of Rio Grande do Sul, Brazil, which constituted an actual field situation. Next, PSs were optimized in relation to the selection of a piping system, using the lowest total cost, the choice of pump, and motors with better performance for the necessary situation as criteria. Results provided nine indices that classified the performance as "excellent", "very good", "good", "poor", and "very poor", which allowed the assessment of projects and the diagnosis of PSs.

Índices de desempenho podem ser usados como indicadores do uso da energia em sistemas de irrigação. Estações de bombeamento (EB) são os elementos que demandam energia no processo de irrigação de lavouras de arroz irrigado por inundação convencional. A associação de grandezas físicas, hidráulicas e elétricas geram índices que determinam o desempenho auxiliando no diagnóstico de EB, tanto em funcionamento, quanto em projetos de novos conjuntos. Este trabalho teve como objetivo propor e classificar índices de desempenho para EB de lavouras de arroz, com foco no uso eficiente da energia.O trabalho foi conduzido a partir do levantamento de dados de 160 EB em funcionamento, localizadas na fronteira oeste do Rio Grande do Sul, que caracterizou a situação real de campo. Posteriormente, as EB foram otimizadas em relação à seleção de tubulação- usando como critério o menor custo total e escolha da bomba e motor de melhor rendimento para a necessidade de projeto. Os resultados apresentam nove índices e propõem categorias que classificam o desempenho em "excelente", "muito bom", "bom", "ruim" e "muito ruim", permitindo a avaliação de projetos e o diagnóstico de EB.

Performance indices for pumping stations in irrigated rice fields / Índices de desempenho para estações de bombeamento em lavouras de arroz irrigado

Performance indices can be used as indices of energy use in irrigation systems. Pumping stations (PSs) are elements that require energy for irrigation of rice fields by conventional flood irrigation. Interplay of physical, hydraulic, and electrical parameters generates indices that determine the performance in the diagnosis of PSs, operation, and projects for new sets. In this study, it was proposed and classified performance indices for PSs in rice fields, focusing on the efficient use of energy. The study was carried out through an investigation of 160 PSs in operation, located at the western border of Rio Grande do Sul, Brazil, which constituted an actual field situation. Next, PSs were optimized in relation to the selection of a piping system, using the lowest total cost, the choice of pump, and motors with better performance for the necessary situation as criteria. Results provided nine indices that classified the performance as "excellent", "very good", "good", "poor", and "very poor", which allowed the assessment of projects and the diagnosis of PSs.(AU)

Índices de desempenho podem ser usados como indicadores do uso da energia em sistemas de irrigação. Estações de bombeamento (EB) são os elementos que demandam energia no processo de irrigação de lavouras de arroz irrigado por inundação convencional. A associação de grandezas físicas, hidráulicas e elétricas geram índices que determinam o desempenho auxiliando no diagnóstico de EB, tanto em funcionamento, quanto em projetos de novos conjuntos. Este trabalho teve como objetivo propor e classificar índices de desempenho para EB de lavouras de arroz, com foco no uso eficiente da energia.O trabalho foi conduzido a partir do levantamento de dados de 160 EB em funcionamento, localizadas na fronteira oeste do Rio Grande do Sul, que caracterizou a situação real de campo. Posteriormente, as EB foram otimizadas em relação à seleção de tubulação- usando como critério o menor custo total e escolha da bomba e motor de melhor rendimento para a necessidade de projeto. Os resultados apresentam nove índices e propõem categorias que classificam o desempenho em "excelente", "muito bom", "bom", "ruim" e "muito ruim", permitindo a avaliação de projetos e o diagnóstico de EB.(AU)

Predição da produtividade da cultura do milho utilizando rede neural artificial / Corn crop production prediction using artificial neural network

Esta investigação visa avaliar o desempenho de redes neurais artificiais na predição da produtividade da cultura do milho, no município de Jaguari, região Central do Estado do Rio Grande do Sul, com base em variáveis morfológicas da cultura. Para treinamento e validação das redes neurais, foram utilizados dados publicados por SOARES (2010). Foram testadas diversas redes neurais do tipo perceptron, multicamadas com algoritmo backpropagation otimizado (Levenberg-Marquardt). Elas tiveram como variáveis na camada de entrada: índice de área foliar; matéria verde total; altura de planta; e no de planta m-2. Na camada de saída: produção de grãos. Cada arquitetura foi treinada 10 vezes, escolhendo-se, ao final do treinamento, aquela com menor erro relativo médio e menor variância em relação aos dados de validação. A eficiência das redes foi analisada por meio de indicadores estatísticos. A rede com 35 neurônios na camada escondida apresentou os menores erros nos processos de treinamento e validação, dentre as diversas arquiteturas treinadas. Dessa forma, a rede neural com arquitetura 4-35-1 apresenta bom desempenho, sendo eficiente na estimativa da produção de grãos, considerando a região de abrangência do experimento.(AU)

This investigation aimed to evaluate the performance of artificial neural networks to predict the corn grain yield in the city of Jaguari, Central region of Rio Grande do Sul, based on morphological characteristics of this culture. It was used the data published by SOARES (2010) for training the neural networks. Several multilayer perceptron neural networks with backpropagation-optimized algorithm (Levenberg-Marquardt) were tested. The input layer variables used were leaf area index, total green matter, plant height and number of plants m-2 and the output layer: corn grain yield. Each architecture was trained 10 times, picking up at the end of training the one with lower mean relative error and less variance for data validation. efficiency of the networks was analyzed by means of statistical indicators. Among many architectures trained, the network with 35 neurons in the hidden layer had the lowest error in training and validation processes. In this way, the neural network with architecture 4-35-1 presents a good performance, being efficient to estimate grain production, considering the region covered by the experiment.(AU)

Rendimento e rentabilidade das culturas da soja, milho e feijão cultivados sob condições de sequeiro / Profitability of soybean crop, corn and bean grown under conditions of upland

O clima, em especial a disponibilidade hídrica, apresenta-se como fator limitante à obtenção de rendimentos próximos ao potencial produtivo das culturas, constituindo-se na maior causa de variabilidade interanual na produção de grãos e na renda nas diversas regiões do Brasil. Neste contexto, o presente estudo objetiva identificar e caracterizar o efeito da restrição hídrica sobre o rendimento de grãos das culturas da soja, milho e feijão e sobre os custos, a renda bruta e lucro destas, na região de Santiago, RS. Para tanto, foi utilizado o sistema DSSat calibrado e validado para as condições e culturas em estudo, sendo utilizado o período histórico 1961-2010 para geração dos dados de produção referentes a cada safra. Os dados obtidos foram adimensionalizados tomando como base a produção potencial de cada cultura, sendo elaborado histograma de frequência para avaliação do risco de quebra de produção referente a cada safra. Posteriormente foram utilizadas séries de dados históricos de custos e preços de venda das culturas em estudo do mesmo período para realização de análise econômica simplificada. Em termos de produção, o feijão, o milho e a soja em 65%, 50% e 41% dos anos, respectivamente, obtiveram produções abaixo de 50% do potencial destas culturas. Em termos econômicos, o maior custo; renda bruta e lucro médio estão associado a cultura do milho, seguidos pela cultura do feijão e da soja, respectivamente. As três culturas, soja, milho, feijão, apresentaram significativas reduções de produção e consequentemente de lucro em função da restrição hídrica.(AU)

The climate, particularly water availability, presents itself as a limiting factor to obtain yields close to the productive potential of crops, being the major cause of interannual variability in grain production and income in different regions of Brazil. In this context, this study aims to identify and characterize the effect of water stress on the yield of soybean crops, maize and beans and on the costs, gross income and profit from these in the region of Santiago, RS. Therefore, we used the calibrated DSSAT system and validated for the conditions and cultures being studied, and used the historical period 1961-2010 to generate production data for each crop. Data were adimensionalizados building on the potential production of each culture, establishing frequency histogram for assessing the risk of production loss in respect of each crop. Later they used historical data series costs and selling prices of crops in the same study period for performing simplified economic analysis. In terms of production, bean, corn and soybeans in 65%, 50% and 41% of the years, respectively, achieved yields below 50% of the potential of these crops. In economic terms, the biggest cost; gross income and average income are associated with corn, followed by the bean crop and soybean, respectively. The three crops, soybean, corn, beans, showed significant reductions in production and consequently profit depending on water restriction.(AU)

Redes neurais artificiais na estimativa da retenção de água do solo / Artificial neural networks to estimate soil water retention

O trabalho teve como objetivo apresentar uma proposta de metodologia para estimativa da curva de retenção de água, para solos do Estado do Rio Grande do Sul, a partir do uso de redes neurais artificiais. Para o desenvolvimento do trabalho, foi montado um banco de dados com informações disponíveis na literatura, de textura e estrutura dos solos do Estado do Rio Grande do Sul. Para o desenvolvimento das redes, utilizou-se o software Matlab, no qual foram treinadas diferentes arquiteturas, variando os números de neurônios na camada de entrada e camada intermediária. A eficiência das redes foi analisada graficamente pela relação 1:1, entre os dados estimados versus os observados, por meio de indicadores estatísticos. Observou-se, a partir dos resultados, que a arquitetura com melhor capacidade preditiva foi: 4-24-7, com classificação do índice de desempenho "ótimo". Assim, pode-se inferir que o uso de redes neurais, para estimativa da curva de retenção de água no solo, é uma ferramenta com alta capacidade preditiva e que trará grande contribuição ao setor agrícola.(AU)

The study aims to propose a methodology for estimating the water retention curve for soils of the State of Rio Grande do Sul, by using artificial neural networks. For the development of the research it was assembled a database with information available in the literature, texture and structure of soils of Rio Grande do Sul. The modeling was developed using the software Matlab, where the networks were trained with different architectures, varying the numbers of neurons in the input layer and the hidden layer. The efficiency of the network was analyzed graphically by the ratio 1:1 between the estimated versus the observed data by means of statistical indicators. It was observed from the results that the architecture with best predictive performance was the 4-24-7, with index classification of "great" performance. Thus it can be inferred that the use of neural networks to estimate the water retention curve of the soil is a tool with high predictive ability which will bring great contribution to the agricultural sector.(AU)