Improving irrigation, crop, and soil management for sustainable soybean production in Southern Brazilian lowlands

Lowlands have been cultivated with irrigated rice (Oryza sativa) in a monoculture cropping system for more than a century in southern Brazil. Shallow topsoil with high bulk density and deficient water infiltration favors the of production paddy rice; however, this condition does not favor species non-tolerant to flooding or oxygen restriction. Thus, soil and irrigation management may be necessary to raise the rice-soybean (Glycine max) rotation systems to sustainable levels. We carried out a two-year field experiment to assess the effects of irrigation treatments and soil management on soil physical properties, soybean growth, and grain yield in lowland systems. The experiment comprised a randomized block design with two factors and three replications. The main factor comprised the following irrigation treatments: sprinkler; surface, and rainfed. Four soil managements composed the second factor: conventional tillage (CT), no-tillage (NT), conventional tillage with raised-seedbed, and no-tillage with raised-seedbed. Soil physical properties, soil penetration resistance, crop parameters, grain yield and water productivity were evaluated. CT increased the soil penetration resistance near the soil surface layer. The highest soil bulk density at the 0.05-0.10 m layer in the CT reduces grain yield in rainfed soybean compared to NT. Supplementary irrigation increased soybean yield of about 36 % in years of uneven rainfall distribution. Sprinkler irrigation resulted in higher irrigated water productivity (90 %) compared to surface irrigation, contributing to a more sustainable increase in grain yield. Crop rotation in a no-tillage cropping scheme could improve the sustainability of diversified agriculture in lowlands.

Biochar and its impact on soil properties, growth and yield of okra plants / Biocarvão e seu impacto nas propriedades do solo, crescimento e produtividade de plantas de quiabo

Applying biochar to the soil can mitigate problems that hinder agricultural production, such as water scarcity and low fertility soils. The objective of this research was to evaluate the impact of dry coconut husk biochar and sewage sludge combinations on soil chemical characteristics, growth, yield and water productivity of okra crop. The experiment was arranged in randomized blocks, with 6 treatments (CHB+BSS - coconut husk biochar + biochar of sewage sludge, CHB+RSS- coconut husk biochar + raw sewage sludge, BSS+RSS - biochar  of sewage sludge + raw sewage sludge, CHB - coconut husk biochar, BSS - biochar of sewage sludge,  WB - without biochar (control)). Plant height, number of fruits per plant, yield and water use productivity were evaluated. To evaluate the effect of biochar on soil, soil samples were taken to determine pH, CEC, P, K, Ca, Mg concentrations after incorporation of biochar into the soil. The BSS + RSS and RSS treatments provided better results on okra production and growth characteristics with a 421.15% and 419% productivity increase, respectively, compared to the control treatment. The BSS + RSS and BSS treatments provided better water productivity values with values of 1.45 and 1.44 tons produced for each cubic meter of water applied, respectively. All soil chemical characteristics analyzed were modified when the biochar was...

A aplicação de biocarvão no solo pode atenuar problemas que dificultam a produção agrícola, como escassez de água e solos com baixa fertilidade. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o impacto das combinações de biocarvão de casca de coco seco e lodo de esgoto nas características químicas do solo, crescimento, rendimento e produtividade de água da cultura do quiabo. O experimento foi organizado em blocos casualizados, com 6 tratamentos (CHB + BSS - biocarvão de casca de coco + biocarvão de lodo de esgoto, CHB + RSS- biocarvão de casca de coco + lodo de esgoto bruto, BSS + RSS - biocarvão de lodo de esgoto + lodo de esgoto bruto, CHB - biocarvão de casca de coco, BSS - biocarvão de lodo de esgoto, WB - sem biocarvão (controle)). Foram avaliados a altura da planta, número de frutos por planta, produtividade e produtividade de uso da água. Para avaliar o efeito do biocarvão no solo, foram coletadas amostras de solo para determinação das concentrações de pH, CEC, P, K, Ca, Mg após incorporação do biocarvão no solo. Os tratamentos BSS + RSS e RSS proporcionaram melhores resultados nas características de produção e crescimento de quiabo, com um aumento de produtividade de 421,15% e 419%, respectivamente, em comparação com o tratamento controle. Os tratamentos BSS + RSS e BSS proporcionaram melhores valores de produtividade da água com valores de 1,45 e 1,44 toneladas produzidas...

Biochar and its impact on soil properties, growth and yield of okra plants / Biocarvão e seu impacto nas propriedades do solo, crescimento e produtividade de plantas de quiabo

Applying biochar to the soil can mitigate problems that hinder agricultural production, such as water scarcity and low fertility soils. The objective of this research was to evaluate the impact of dry coconut husk biochar and sewage sludge combinations on soil chemical characteristics, growth, yield and water productivity of okra crop. The experiment was arranged in randomized blocks, with 6 treatments (CHB+BSS - coconut husk biochar + biochar of sewage sludge, CHB+RSS- coconut husk biochar + raw sewage sludge, BSS+RSS - biochar  of sewage sludge + raw sewage sludge, CHB - coconut husk biochar, BSS - biochar of sewage sludge,  WB - without biochar (control)). Plant height, number of fruits per plant, yield and water use productivity were evaluated. To evaluate the effect of biochar on soil, soil samples were taken to determine pH, CEC, P, K, Ca, Mg concentrations after incorporation of biochar into the soil. The BSS + RSS and RSS treatments provided better results on okra production and growth characteristics with a 421.15% and 419% productivity increase, respectively, compared to the control treatment. The BSS + RSS and BSS treatments provided better water productivity values with values of 1.45 and 1.44 tons produced for each cubic meter of water applied, respectively. All soil chemical characteristics analyzed were modified when the biochar was...(AU)

A aplicação de biocarvão no solo pode atenuar problemas que dificultam a produção agrícola, como escassez de água e solos com baixa fertilidade. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o impacto das combinações de biocarvão de casca de coco seco e lodo de esgoto nas características químicas do solo, crescimento, rendimento e produtividade de água da cultura do quiabo. O experimento foi organizado em blocos casualizados, com 6 tratamentos (CHB + BSS - biocarvão de casca de coco + biocarvão de lodo de esgoto, CHB + RSS- biocarvão de casca de coco + lodo de esgoto bruto, BSS + RSS - biocarvão de lodo de esgoto + lodo de esgoto bruto, CHB - biocarvão de casca de coco, BSS - biocarvão de lodo de esgoto, WB - sem biocarvão (controle)). Foram avaliados a altura da planta, número de frutos por planta, produtividade e produtividade de uso da água. Para avaliar o efeito do biocarvão no solo, foram coletadas amostras de solo para determinação das concentrações de pH, CEC, P, K, Ca, Mg após incorporação do biocarvão no solo. Os tratamentos BSS + RSS e RSS proporcionaram melhores resultados nas características de produção e crescimento de quiabo, com um aumento de produtividade de 421,15% e 419%, respectivamente, em comparação com o tratamento controle. Os tratamentos BSS + RSS e BSS proporcionaram melhores valores de produtividade da água com valores de 1,45 e 1,44 toneladas produzidas...(AU)

Remote sensing as a tool to determine biophysical parameters of irrigated seed corn crop / Sensoriamento remoto como ferramenta para determinação de parâmetros biofísicos da cultura do milho semente irrigado

In recent years, many studies have been conducted combining orbital remote sensing data and crop growth models for vegetation monitoring, evapotranspiration estimation and quantification of biophysical parameters, e.g., NDVI, surface temperature, albedo, and biomass. The aim of the present study was to estimate evapotranspiration (ETr), biomass (BIO), and water productivity (WP) for irrigated seed corn crop using the SAFER algorithm and Landsat 8 satellite images. For this, eight cloud-free images were acquired at different phenological stages over the interest area on the United States Geological Survey website and meteorological data. ETr was estimated by the SAFER algorithm, BIO by the Monteith model, and WP by the BIO/ETr ratio. ETr values ranged from 0 to 6 mm d-1, with the highest values coinciding with the period of high vegetative crop vigor, while the lowest values were found at the sowing season. The highest biomass values were observed from images at 46 and 62 days after sowing (DAS), corresponding to 286 and 289 kg ha-1 d-1, respectively. The highest mean of water productivity was observed at 62 DAS, with 6.9 kg m-3 of water, corresponding to the period of maximum vegetative crop vigor. The application of the SAFER model together with Landsat 8 satellite images was an alternative to identifying the spatial and temporal variation of biophysical parameters of the corn crop. It could assist in the management of water in irrigated agriculture and decision making in large-sized farms.(AU)

Nos últimos anos, tem sido realizado muitos estudos que associam dados de sensoriamento remoto orbital e modelos de crescimento de cultura para fins de monitoramento da vegetação, estimativa de evapotranspiração e quantificação de parâmetros biofísicos, por exemplo o NDVI, temperatura da superfície, albedo, biomassa. O objetivo do presente estudo foi estimar a evapotranspiração (ETr), a biomassa (BIO) e a produtividade de água (PA) para a cultura do milho semente irrigado utilizando-se o algoritmo SAFER e imagens do satélite Landsat 8. Para tal, foram adquiridas oito imagens, em diferentes fases fenológica, livre de nuvem sobre a área de interesse no site United States Geological Survey e dados meteorológicos. A ETr foi estimada por meio do algoritmo SAFER, a BIO pelo modelo de Monteith e a PA pela razão BIO/ETr. A ETr apresentou valores variando entre 0 e 6 mm d-1, sendo os maiores valores coincidentes com o período de maior vigor vegetativo da cultura e os menores com a época de semeadura. Os maiores valores de biomassa são notados nas imagens aos 46 e 62 dias após a semeadura (DAS), correspondendo a 286 e 289 kg ha-1 d-1, respectivamente. A maior média da produtividade da água é observado aos 62 DAS, com 6,9 kg m-3 de água, correspondente ao período de máximo vigor vegetativo da cultura. A aplicação do modelo SAFER juntamente com imagens do Satélite Landsat 8 mostrou-se uma alternativa na identificação da variação espacial e temporal dos parâmetros biofísicos da cultura do milho, podendo auxiliar no manejo da água na agricultura irrigada e na tomada de decisão em propriedades agrícolas de grande porte.(AU)

Remote sensing as a tool to determine biophysical parameters of irrigated seed corn crop / Sensoriamento remoto como ferramenta para determinação de parâmetros biofísicos da cultura do milho semente irrigado

In recent years, many studies have been conducted combining orbital remote sensing data and crop growth models for vegetation monitoring, evapotranspiration estimation and quantification of biophysical parameters, e.g., NDVI, surface temperature, albedo, and biomass. The aim of the present study was to estimate evapotranspiration (ETr), biomass (BIO), and water productivity (WP) for irrigated seed corn crop using the SAFER algorithm and Landsat 8 satellite images. For this, eight cloud-free images were acquired at different phenological stages over the interest area on the United States Geological Survey website and meteorological data. ETr was estimated by the SAFER algorithm, BIO by the Monteith model, and WP by the BIO/ETr ratio. ETr values ranged from 0 to 6 mm d-1, with the highest values coinciding with the period of high vegetative crop vigor, while the lowest values were found at the sowing season. The highest biomass values were observed from images at 46 and 62 days after sowing (DAS), corresponding to 286 and 289 kg ha-1 d-1, respectively. The highest mean of water productivity was observed at 62 DAS, with 6.9 kg m-3 of water, corresponding to the period of maximum vegetative crop vigor. The application of the SAFER model together with Landsat 8 satellite images was an alternative to identifying the spatial and temporal variation of biophysical parameters of the corn crop. It could assist in the management of water in irrigated agriculture and decision making in large-sized farms.

Nos últimos anos, tem sido realizado muitos estudos que associam dados de sensoriamento remoto orbital e modelos de crescimento de cultura para fins de monitoramento da vegetação, estimativa de evapotranspiração e quantificação de parâmetros biofísicos, por exemplo o NDVI, temperatura da superfície, albedo, biomassa. O objetivo do presente estudo foi estimar a evapotranspiração (ETr), a biomassa (BIO) e a produtividade de água (PA) para a cultura do milho semente irrigado utilizando-se o algoritmo SAFER e imagens do satélite Landsat 8. Para tal, foram adquiridas oito imagens, em diferentes fases fenológica, livre de nuvem sobre a área de interesse no site United States Geological Survey e dados meteorológicos. A ETr foi estimada por meio do algoritmo SAFER, a BIO pelo modelo de Monteith e a PA pela razão BIO/ETr. A ETr apresentou valores variando entre 0 e 6 mm d-1, sendo os maiores valores coincidentes com o período de maior vigor vegetativo da cultura e os menores com a época de semeadura. Os maiores valores de biomassa são notados nas imagens aos 46 e 62 dias após a semeadura (DAS), correspondendo a 286 e 289 kg ha-1 d-1, respectivamente. A maior média da produtividade da água é observado aos 62 DAS, com 6,9 kg m-3 de água, correspondente ao período de máximo vigor vegetativo da cultura. A aplicação do modelo SAFER juntamente com imagens do Satélite Landsat 8 mostrou-se uma alternativa na identificação da variação espacial e temporal dos parâmetros biofísicos da cultura do milho, podendo auxiliar no manejo da água na agricultura irrigada e na tomada de decisão em propriedades agrícolas de grande porte.