Spatial-temporal variation in litterfall in seasonally dry tropical forests in Northeastern Brazil / Variação espaço-temporal da serapilheira em uma floresta tropical sazonalmente seca no Nordeste do Brasil

Abstract The production of litterfall is essential for nutrient cycling in terrestrial ecosystems. From November 2009 to October 2011, analyzed the monthly litterfall production in two areas of Caatinga, a type of Seasonally Dry Tropical Forest located in the Cariri Paraibano, in the semiarid region of the Paraíba, Northeastern Brazil. One of the areas, Private Natural Heritage Reserve (RPPN) Fazenda Almas, is legally protected, and the other, Fazenda Moreiras, does not. The aims were to evaluate the effects of precipitation, evapotranspiration and vegetation structure on the temporal and spatial dynamics of litterfall production. Eight sampling points were randomly chosen at each site, and two 1 m2 collectors were installed 50 m apart from each other. The collected material was sorted, dried and weighed. Additionally, the characteristics (density, species richness, height and mean basal area) of the tree-shrub stratum in plots with a 10 m radius surrounding each collector. Total litterfall production was 4,500 kg ha-1 yr-1 for Fazenda Almas and 3,300 kg ha-1 yr-1 for Fazenda Moreiras; these values were within the expected range for Seasonally Dry Tropical Forests. The inter- and intra-annual variation in litterfall production was positively correlated with precipitation and evapotranspiration rates, and four months after the highest precipitation rates, there was a marked decrease in litterfall occurred during the dry season. Furthermore, the contributions of the material fractions were distinct with the leaf fraction representing for more than 60% of the litterfall, and the vegetation structure explained 75% of the variation in litterfall production. Therefore, climatic factors and vegetation structure affect the temporal and spatial dynamics of litterfall production and consequently influence nutrient dynamics in the semiarid region of Brazil.

Resumo A produção de serapilheira é essencial para a ciclagem de nutrientes em ecossistemas terrestres. De Novembro de 2009 a Outubro de 2011, foi analisada a produção de serapilheira em duas áreas de Caatinga, um tipo de Floresta Tropical sazonalmente Seca localizada no Cariri Paraibano, na região do semiárido da Paraíba, Nordeste do Brasil. Uma das áreas, Reserva Particular do Patrimônio Natural - RPPN - Fazenda Almas, é legalmente protegida, ao contrário da outra, Fazenda Moreiras. Os objetivos foram avaliar o efeito da precipitação, evapotranspiração e estrutura da vegetação sobre a dinâmica temporal e espacial da produção de serapilheira. Oito pontos de amostragem foram escolhidos aleatoriamente em cada localidade, e dois coletores de 1 m2 foram instalados a 50 m um do outro. O material coletado foi triado, secado e pesado. Adicionalmente, foram registradas as características (densidade, riqueza de espécies, altura e área basal média) das espécies arbóreo-arbustivas na parcela com um raio (r) de 10 m ao redor de cada coletor. A produção total de serapilheira foi 4,500 Kg ha-1 yr-1 para a Fazenda Almas e 3,300 kg ha-1 yr-1 para a Fazenda Moreiras; estes valores estão dentro da faixa esperada para as Florestas Tropicais sazonalmente secas. A variação inter e intranual na produção de serapilheira foi positivamente correlacionada com as taxas de precipitação e evapotranspiração, e quatro meses depois das maiores taxas de precipitação, houve uma diminuição acentuada na serapilheira coletada durante a estação seca. Além disso, as contribuições das frações de material foram distintas com a fração de folha representando mais que 60% da serapilheira, e a estrutura da vegetação explicou 75% da variação na produção de serapilheira. Portanto, os fatores climáticos e a estrutura da vegetação afetam a dinâmica temporal e espacial da produção de serapilheira e, consequentemente, influenciam a dinâmica de nutrientes na região semiárida do Brasil.

Performance of ginger crop under different irrigation depths / Desempenho da cultura do gengibre sob diferentes lâminas de irrigação

In order to achieve good yields and profitability from ginger crops, the water supply must be adequate. However, there are few studies available which have evaluated the adequate water supply to this vegetable. The objective of this study was to evaluate the effect of different irrigation depths on the development and productivity of ginger plants. The research was conducted at the "Sítio Schmidt" farm located in the municipality of Santa Maria de Jetibá, in the central mountainous region of Espírito Santo State, Brazil. The experimental design was a randomized block design with four replications, each experimental unit consisting of three rows at a spacing of 0.90 m and 0.10 m between plants of two meters extension, totaling 20 experimental units. The treatments consisted of application of five irrigation depths equivalent to: 50%, 75%, 100%, 125% and 150% of crop evapotranspiration (ETc). We evaluated the number of sprouts; average mass of export quality rhizome; the production of export, small and total rhizomes (t ha-1); and water use efficiency. The total water depth applied in the range 1100­1200 mm per cycle favors the development of ginger plants, providing the highest yields of total and export rhizomes, the greatest average mass of export quality rhizome and lowest production of small rhizomes.

Para que se alcance bons rendimentos e lucratividade com a cultura do gengibre o fornecimento de água deve ser adequado. Entretanto, ainda são poucos os trabalhos que avaliam o adequado fornecimento de água para esta hortaliça. Frente a isso, objetivou-se avaliar o efeito de diferentes lâminas de irrigação no desenvolvimento e na produtividade da cultura do gengibre. A pesquisa foi conduzida na propriedade "Sítio Schmidt" localizada no município de Santa Maria de Jetibá, região Central Serrana do Estado do Espírito Santo. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições, sendo cada unidade experimental constituída por três fileiras em um espaçamento de 0,90 m e 0,10 m entre plantas de dois metros de extensão, totalizando 20 unidades experimentais. Os tratamentos consistiram na aplicação de cinco lâminas de irrigação, sendo elas: 50%, 75%, 100%, 125% e 150%. Foram avaliados o número de brotações; a massa média dos rizomas com padrão tipo exportação; as produtividades de rizomas tipo exportação, pequeno e total (t ha-1); e a eficiência do uso da água. A lâmina total aplicada na faixa de 1100-1200 mm por ciclo, ou seja, 75 a 100% da ETc favorece o desenvolvimento de plantas de gengibre, proporcionando maiores produtividades de rizoma total e tipo exportação, maior massa média de rizoma tipo exportação e menor produção de rizomas pequenos.

Controlled water stress in agricultural crops in brazilian cerrado / Estresse hídrico controlado em lavouras agrícolas no cerrado brasileiro

Considering the scenarios with reduction of water availability, the need to increase water use efficiency and crop yield, the objective of this study was to evaluate the effect of reducing the evapotranspiration of the main irrigated crops on productivity. Data from the years 2005 to 2016 for carrot, garlic, potato, sugarcane, bean, maize, soybean, wheat, coffee and cotton crops grown in the Brazilian states of Bahia, Minas Gerais, São Paulo, Goiás, Distrito Federal and Mato Grosso were collected. The crops were irrigated by central-pivot irrigation and drip irrigation systems, and irrigation management was performed using IRRIGER® software. With the information on potential crop evapotranspiration (ETpc) and crop evapotranspiration (ETc), it was possible to obtain a reduction of ETpc (%) for all crops. For all scenarios, these data were confronted with crop productivity and regression models were fitted. It was concluded that the maximum reductions of ETpc (%) without affecting productivity are 5% for garlic and potato, 12% for maize, 13% for bean, 15% for wheat, 20% for soybean and cotton, 25% for sugarcane and 30% for coffee.

Diante dos cenários com redução da disponibilidade hídrica, necessidade de aumento da eficiência no uso da água e da produtividade das culturas agrícolas, objetivou-se neste trabalho avaliar o efeito da redução da evapotranspiração na produtividade das principais culturas irrigadas. Informações foram coletadas nas safras dos anos de 2005 à 2016 para as culturas da cenoura, alho, batata, cana-de-açúcar, feijão, milho, soja, trigo, café e algodão cultivadas nos estados da Bahia (BA), Minas Gerais (MG), São Paulo (SP), Goiás (GO), Distrito Federal (DF) e Mato Grosso (MT). As culturas foram irrigadas por sistemas de irrigação por pivô central e gotejamento, sendo que os manejos de irrigação foram realizados por meio do software IRRIGER®. Com as informações de evapotranspiração potencial da cultura (ETpc) e evapotranspiração da cultura (ETc) foi possível obter a redução da ETpc (%) para todos os cultivos. Para todos os cenários, estes dados foram confrontados com a produtividade das culturas e modelos de regressão foram ajustados. Concluiu-se que a redução máxima de ETpc (%) sem afetar a produtividade é 5% para o alho e batata, 12% para o milho, 13% para o feijão, 15% para o trigo, 20% para a soja e algodão, 25% para a cana-de-açúcar e 30% para o café.

Actual evapotranspiration and crop coefficient of sweet orange during the initial development phase in the Rio Largo region, Alagoas / Evapotranspiração real e coeficiente da cultura da laranja lima durante a fase inicial de desenvolvimento na região de Rio Largo, Alagoas

ABSTRACT: Determining actual crop evapotranspiration (ETa) is paramount for irrigation management. The principal measurement methods and physical models generally require crop and weather data that are not readily available. We determined the crop coefficient (Kc) of sweet oranges during the initial development stage and evaluated the performance of the Poulovassilis semi-empirical model coupled with a simple soil water balance for estimating the ETa. The ETa was inferred from the variation in the soil water content over time, measured by time-domain reflectometry. In the Poulovassilis model, the ETa is obtained by multiplying the crop evapotranspiration (ETc) by an adjustment coefficient (ca), which accounts for a reduction in the evapotranspiration caused by soil water depletion. Soil water storage was obtained using the daily and 10-day soil water balances, computed by considering inputs and outputs of water from the system. The empirical parameter, ca, was determined using inverse modeling. The optimal ca value obtained through inverse modeling was 0.05 and 0.03 for the daily and 10-day soil water balances, respectively. The model performed better for the daily soil water balance than the 10-day balance, with performance comparable with the other ETa models. Average Kc during the sweet orange initial crop stage was 0.85.

RESUMO: A determinação da evapotranspiração real da cultura (ETa) é importante para o manejo da irrigação. Os principais métodos e modelos físicos de estimativa da ETa requerem dados que não são facilmente disponíveis. Neste trabalho, obteve-se o coeficiente da cultura (Kc) da laranja lima na fase inicial de desenvolvimento e avaliou-se o desempenho do modelo semi-empírico de Poulovassilis acoplado a um balanço hídrico simplificado na estimativa da ETa. A ETa (medida) foi obtida a partir da variação temporal do conteúdo de água no solo, obtida através da reflectometria no domínio do tempo (TDR). O modelo de POULOVASSILIS et al. (2001) assume que a redução da evapotranspiração da cultura é expressa por uma função exponencial do armazenamento de água do solo e por um coeficiente de ajuste empírico (ca). O armazenamento de água do solo foi obtido através do balanço hídrico (BH), diário e decendial, contabilizando as entradas e saídas de água do sistema. O parâmetro empírico ca foi obtido por modelagem inversa. O valor ótimo de ca obtido por modelagem inversa 0,05 para o BH diário e 0,03 para o BH decendial. O modelo apresentou melhor desempenho para o BH diário, comparável a outros modelos de estimativa da ETa. O Kc médio para fase inicial da laranja lima foi igual a 0,85.

Calibration methods for the Hargreaves-Samani equation / Métodos de calibração para a equação de Hargreaves-Samani

ABSTRACT The estimation of the reference evapotranspiration is an important factor for hydrological studies, design and management of irrigation systems, among others. The Penman Monteith equation presents high precision and accuracy in the estimation of this variable. However, its use becomes limited due to the large number of required meteorological data. In this context, the Hargreaves-Samani equation could be used as alternative, although, for a better performance a local calibration is required. Thus, the aim was to compare the calibration process of the Hargreaves-Samani equation by linear regression, by adjustment of the coefficients (A and B) and exponent (C) of the equation and by combinations of the two previous alternatives. Daily data from 6 weather stations, located in the state of Minas Gerais, from the period 1997 to 2016 were used. The calibration of the Hargreaves-Samani equation was performed in five ways: calibration by linear regression, adjustment of parameter "A", adjustment of parameters "A" and "C", adjustment of parameters "A", "B" and "C" and adjustment of parameters "A", "B" and "C" followed by calibration by linear regression. The performances of the models were evaluated based on the statistical indicators mean absolute error, mean bias error, Willmott's index of agreement, correlation coefficient and performance index. All the studied methodologies promoted better estimations of reference evapotranspiration. The simultaneous adjustment of the empirical parameters "A", "B" and "C" was the best alternative for calibration of the Hargreaves-Samani equation.

RESUMO A estimativa da evapotranspiração de referência é um importante fator para estudos hidrológicos, projeto e manejo de sistemas de irrigação, dentre outros. A equação de Penman Monteith apresenta elevada precisão e acurácia na estimativa desta variável. No entanto, o uso desta se torna limitado devido ao grande número de dados meteorológicos requeridos. Neste contexto, a equação de Hargreaves-Samani pode ser utilizada como alternativa, contudo, requer uma calibração local para a obtenção de melhores performances. Assim, objetivou-se comparar o processo de calibração da equação de Hargreaves-Samani via regressão linear, via ajuste dos coeficientes (A e B) e expoente (C) da equação e via combinações das duas alternativas anteriores. Foram utilizados dados diários de 6 estações meteorológicas, situadas no estado de Minas Gerais, do período de 1997 a 2016. A calibração da equação de Hargreaves-Samani foi realizada de cinco formas: calibração via regressão linear, ajuste do parâmetro "A", ajuste dos parâmetros "A" e "C", ajuste dos parâmetros "A", "B" e "C" e ajuste dos parâmetros "A", "B" e "C" seguido de calibração por regressão linear. As performances dos modelos foram avaliadas com base nos indicadores estatísticos erro absoluto médio, erro de viés médio, índice de concordância de Willmott, coeficiente de correlação e índice de desempenho. Todas as metodologias estudadas promoveram melhores estimativas da evapotranspiração de referência. O ajuste simultâneo dos parâmetros empíricos "A", "B" e "C" foi a melhor alternativa para calibração da equação de Hargreaves-Samani.

Calibration and validation of the AquaCrop model for the soybean crop grown under different levels of irrigation in the Motopiba region, Brazil / Calibração e validação do modelo AquaCrop para a cultura de soja cultivada mediante diferentes níveis de irrigação na região de Matopiba, Brasil

ABSTRACT: The water-driven AquaCrop model to simulate yield response has been calibrated and validated for soybean cultivated under different water levels irrigation in Matopiba region, Brazil. The crop was submitted to seven irrigation treatments during the dry season and a dry treatment in the rainy season. The model was parameterized and calibrated by using soybean yield data collected at field level. Model performance was evaluated by using the following statistical parameters: prediction error (Pe), Nash-Sutcliffe efficiency index (E), coefficient of determination (R2), mean absolute error (MAE), root mean square error normalized (RMSEN) and Willmott's index (d). The statistical analyses of the AquaCrop model calibrated for the Matopiba region disclosed error acceptable for yield prediction of soybean grown under tropical climate conditions. Results also indicated that the C2 soybean cultivar is more resistant to water stress than the C1 soybean grown in the Matopiba region, Brazil. In the treatments when the crop was well supplied with water, at least in one phase, the yield was greater than those with drought stress at last in one phase.

RESUMO: O modelo AquaCrop foi calibrado e validado para simular a produtividade da soja cultivada sob diferentes lâminas de irrigação na região de Matopiba, Brasil. A cultura foi submetida a sete tratamentos de irrigação durante a estação seca e um tratamento de sequeiro na estação chuvosa. O modelo foi parametrizado e calibrado utilizando dados de produtividade de soja coletados diretamente em campo. O desempenho do modelo foi avaliado utilizando os seguintes parâmetros estatísticos: erro de predição (Pe), índice de eficiência de Nash-Sutcliffe (E), coeficiente de determinação (R2), erro médio absoluto (EMA), raiz quadrática do erro médio normalizado (EQEMN) e índice de Willmott (d). As análises estatísticas do modelo AquaCrop calibrado para a região de Matopiba apresentaram erros aceitáveis na predição da produtividade de soja cultivada sob condições climáticas tropicais. Os resultados também indicaram que a cultivar de soja C2 é mais resistente ao estresse hídrico do que a soja C1 cultivada na região de Matopiba, Brasil. Nos tratamentos durante os quais a cultura foi bem abastecida com água, em pelo menos em uma fase, a produtividade foi maior, em vista do estresse hídrico que ocorre em uma fase.

Simulation of soil water balance and partitioning of evapotranspiration of maize grown in two growing seasons in Southern Brazil / Simulação do balanço hídrico do solo e particionamento da evapotranspiração do milho cultivado em duas épocas de semeadura no Sul do Brasil

ABSTRACT: The objective of this study was to simulate the variation of the available soil water during maize crop growth, in two different sowing times (first and second growing season), using a drip irrigation system. The treatments consisted of different irrigation strategies (full to deficit). The SIMDualKc simulation model was used to determine the daily soil water balance and crop evapotranspiration using the dual crop coefficient approach. Soil, climate, crop and irrigation parameters were used as input data. Two experiments were carried out in a rainout shelter composed of two metallic structures (16x10m) in the city of Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brazil, during 2010/11 (second crop, season 1) and 2011/12 (first crop, season 2) growing seasons, under no-tillage system. The simulations showed that all the irrigation management strategies used in season 2 resulted in soil water deficit, while only two strategies showed deficit in season 1. Results showed good agreement between observed and simulated soil water data, with an R2 ranging from 0.86 to 0.99 and the root mean square error ranging from 2.7 to 5.6% of the total available water for seasons 1 and 2, respectively. The observed results of water balance showed that maize grown in season 2 presented higher water consumption compared to season 1, due to the higher atmospheric demand of season 2. The SIMDualKc model allowed the partitioning of crop evapotranspiration into soil evaporation and crop transpiration, demonstrating that the vegetative growth subperiod presented the greatest differences between the two seasons compared to the others growth phases.

RESUMO: O objetivo deste estudo foi simular a variação da água disponível no solo durante o desenvolvimento da cultura do milho, em duas épocas de semeadura diferentes (primeira e segunda safra), utilizando sistema de irrigação por gotejamento. Os tratamentos consistiram em diferentes estratégias de irrigação (plena e deficitária). O modelo de simulação SIMDualKc foi utilizado para determinar o balanço hídrico diário do solo e a evapotranspiração da cultura usando a abordagem do coeficiente cultura dual. Os parâmetros de solo, clima, cultura e irrigação foram utilizados como dados de entrada. Dois experimentos foram realizados em uma cobertura móvel composta por duas estruturas metálicas (16x10m) na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil, nas safras 2010/11 (segunda safra, época 1) e 2011/12 (primeira safra, época 2), sob sistema de plantio direto. As simulações mostraram que todas as estratégias de manejo de irrigação usadas na época 2 resultaram em déficit hídrico, enquanto que apenas duas estratégias apresentaram déficit na época 1. Os resultados mostraram boa concordância entre os dados de água no solo observados e simulados, com um R2 variando de 0.86 a 0.99 e raiz quadrada do erro médio variando de 2,7 a 5,6% da água total disponível para as épocas 1 e 2, respectivamente. Os resultados observados do balanço hídrico mostraram que o milho cultivado na época 2 apresentou maior consumo de água em comparação com a época 1, devido à maior demanda atmosférica da época 2. O modelo SIMDualKc permitiu a partição da evapotranspiração da cultura em evaporação do solo e transpiração da cultura, demonstrando que o subperíodo de crescimento vegetativo apresentou as maiores diferenças entre as duas épocas em relação às demais fases de crescimento.

Susceptibility of common bean and soybean to water stress evaluated at the sitis phenotyping platform / Suscetibilidade do feijão-comum e da soja à deficiência hídrica avaliada na plataforma de fenotipagem sitis

The great challenge of breeding programs focused on tolerance to water stress is the precise, in large scale, and automated phenotyping. Therefore, the objective of this study was to assess whether the controlled conditions of SITIS Automated Phenotyping Platform and the protocol used are suitable for discriminating cultivars of common bean and soybean for tolerance to this stress. Two experiments were carried out in randomized block design, in a split plot scheme, with four replications. The main plots had five water regimes, applied after flowering: daily replacement of 100 (control), 80, 60, 40, and 20% of water evapotranspired in control. The subplots consisted of two common bean cultivars (BRS Pontal and BRS Pérola) in the 1st experiment, and two soybean cultivars (MG/BR 46 Conquista and BR- 16) in the 2nd one. In each species, the first cultivar is more tolerant to water stress, and the second one is more susceptible. It is possible to use the SITIS Platform and the proposed protocol to evaluate common bean and soybean cultivars for tolerance to water stress. The common bean cultivars evaluated were more sensitive to this stress than soybeans. The best water status of cultivars BRS Pontal and MG/BR 46 Conquista under water stress confirmed their greater tolerance.

O grande desafio dos programas de melhoramento com foco na tolerância à deficiência hídrica é a fenotipagem precisa, em larga escala e automatizada. Assim, objetivou-se avaliar se as condições controladas da Plataforma Automatizada de Fenotipagem SITIS e o protocolo utilizado são adequados para discriminar cultivares de feijão e soja quanto à tolerância a esse estresse. Foram conduzidos dois experimentos em blocos ao acaso, em parcelas subdivididas, com quatro repetições. Nas parcelas foram conduzidos cinco regimes hídricos, aplicados após a floração: reposição diária de 100 (controle), 80, 60, 40 e 20% da água evapotranspirada no controle. As subparcelas consistiram de duas cultivares de feijão (BRS Pontal e BRS Pérola), no 1º experimento, e duas de soja (MG/BR 46 Conquista e BR-16), no 2º. Em cada espécie, a primeira cultivar é mais tolerante à deficiência hídrica e a segunda é mais suscetível. É possível usar a Plataforma SITIS e o protocolo proposto para avaliar cultivares de feijão e soja quanto à tolerância à deficiência hídrica. As cultivares de feijão foram mais sensíveis a esse estresse do que as de soja. O melhor status hídrico das cultivares BRS Pontal e MG/BR 46 Conquista sob deficiência hídrica confirmou sua maior tolerância a esse estresse.

Spatial-temporal variation in litterfall in seasonally dry tropical forests in Northeastern Brazil

Abstract The production of litterfall is essential for nutrient cycling in terrestrial ecosystems. From November 2009 to October 2011, analyzed the monthly litterfall production in two areas of Caatinga, a type of Seasonally Dry Tropical Forest located in the Cariri Paraibano, in the semiarid region of the Paraíba, Northeastern Brazil. One of the areas, Private Natural Heritage Reserve (RPPN) Fazenda Almas, is legally protected, and the other, Fazenda Moreiras, does not. The aims were to evaluate the effects of precipitation, evapotranspiration and vegetation structure on the temporal and spatial dynamics of litterfall production. Eight sampling points were randomly chosen at each site, and two 1 m2 collectors were installed 50 m apart from each other. The collected material was sorted, dried and weighed. Additionally, the characteristics (density, species richness, height and mean basal area) of the tree-shrub stratum in plots with a 10 m radius surrounding each collector. Total litterfall production was 4,500 kg ha-1 yr-1 for Fazenda Almas and 3,300 kg ha-1 yr-1 for Fazenda Moreiras; these values were within the expected range for Seasonally Dry Tropical Forests. The inter- and intra-annual variation in litterfall production was positively correlated with precipitation and evapotranspiration rates, and four months after the highest precipitation rates, there was a marked decrease in litterfall occurred during the dry season. Furthermore, the contributions of the material fractions were distinct with the leaf fraction representing for more than 60% of the litterfall, and the vegetation structure explained 75% of the variation in litterfall production. Therefore, climatic factors and vegetation structure affect the temporal and spatial dynamics of litterfall production and consequently influence nutrient dynamics in the semiarid region of Brazil.

Resumo A produção de serapilheira é essencial para a ciclagem de nutrientes em ecossistemas terrestres. De Novembro de 2009 a Outubro de 2011, foi analisada a produção de serapilheira em duas áreas de Caatinga, um tipo de Floresta Tropical sazonalmente Seca localizada no Cariri Paraibano, na região do semiárido da Paraíba, Nordeste do Brasil. Uma das áreas, Reserva Particular do Patrimônio Natural - RPPN - Fazenda Almas, é legalmente protegida, ao contrário da outra, Fazenda Moreiras. Os objetivos foram avaliar o efeito da precipitação, evapotranspiração e estrutura da vegetação sobre a dinâmica temporal e espacial da produção de serapilheira. Oito pontos de amostragem foram escolhidos aleatoriamente em cada localidade, e dois coletores de 1 m2 foram instalados a 50 m um do outro. O material coletado foi triado, secado e pesado. Adicionalmente, foram registradas as características (densidade, riqueza de espécies, altura e área basal média) das espécies arbóreo-arbustivas na parcela com um raio (r) de 10 m ao redor de cada coletor. A produção total de serapilheira foi 4,500 Kg ha-1 yr-1 para a Fazenda Almas e 3,300 kg ha-1 yr-1 para a Fazenda Moreiras; estes valores estão dentro da faixa esperada para as Florestas Tropicais sazonalmente secas. A variação inter e intranual na produção de serapilheira foi positivamente correlacionada com as taxas de precipitação e evapotranspiração, e quatro meses depois das maiores taxas de precipitação, houve uma diminuição acentuada na serapilheira coletada durante a estação seca. Além disso, as contribuições das frações de material foram distintas com a fração de folha representando mais que 60% da serapilheira, e a estrutura da vegetação explicou 75% da variação na produção de serapilheira. Portanto, os fatores climáticos e a estrutura da vegetação afetam a dinâmica temporal e espacial da produção de serapilheira e, consequentemente, influenciam a dinâmica de nutrientes na região semiárida do Brasil.

Valores críticos de densidade do solo avaliados por condições de contorno / Critical values of soil bulk density evaluated by boundary conditions

A associação irregular entre produção das culturas e densidade do solo (ρ) dificulta a aplicação da ρ para diagnóstico e manejo da compactação do solo. Com o objetivo de analisar esta problemática, este trabalho apresenta um procedimento matemático de simulação de limites de ρ por demanda hídrica e a dinâmica da resistência do solo à penetração (R) em função do tempo (t) de extração de água por evapotranspiração (E) da camada de solo ocupada pelo sistema radicular (L). Parâmetros de curvas de R e de retenção de água de um Latossolo foram utilizados nas simulações de ρ e R para diferentes condições de E, t e L. A ρ variou inversamente proporcional à E e t e diretamente proporcional à L. A equação para cálculo da ρ possibilitou, também, calcular a densidade crítica (ρc) obtida com o intervalo hídrico ótimo. Simulações para até seis dias de extração de água (t=6) de camadas de solo L com ρ igual à ρc para o solo deste estudo (1340kg m-3) indicam que a R máxima pode aumentar de 2 para 8 MPa, dependendo das condições de E (de 0,002 a 0,006m d-1) e L (de 0,2 a 0,6m). Baixos valores de R obtidos quando a E é pequena e L é grande caracterizam condições em que plantas podem produzir normalmente, mesmo que a ρ seja igual a ρc.

The irregular association between crop production and soil bulk density (ρ) weakens the application of ρ for diagnosis and management of soil compaction. With the aim of evaluating this problem, this study introduce a mathematical procedure to simulate limits of ρ for water demand and soil penetration resistance (R) dynamic as a function of the time (t) of water extraction by crop evapotranspiration (E) of the soil layer explored by plant roots (L). Parameters of both penetration resistance and water retention curves of an Oxisol were used in the simulations of ρ and R for different conditions of E, t and L. The ρ varied inversely proportional to E and t and directly proportional to L. The equation of ρ also allows calculating the critical bulk density (ρc) calculated with the least limit water range (LLWR). Simulations done for up to six days of water extraction (t=6) in soil layers L with ρc from the LLWR for the Oxisol (1340kg m-3) indicate that the maximum R may increase from 2 to 8MPa, depending upon the E (0.002 to 0.006m d-1 ) and L (0.2 to 0.6m) conditions. Low values of R obtained when the E is small and L is large characterize conditions for normal crops production even the ρ is equal to the ρc.

Desenvolvimento de lisímetros de pesagem na cultura do café / Development weighing lysimeters for coffee culture

O conhecimento das necessidades hídricas do cafeeiro é fator preponderante para o uso racional da irrigação. Diante disso, objetivou-se com esse trabalho desenvolver lisímetros de pesagem para a cultura do café por meio de sua construção, montagem, automação e calibração. Para isso, foram construídos três lisímetros com formatos e dimensões diferentes, com capacidades volumétricas de 0,941; 2,565 e 6,444 m3 . Para obtenção das massas dos lisímetros foram utilizadas quatro células de carga, por cada equipamento. A drenagem dos lisímetros foi mensurada por um pluviômetro de báscula instalado na parte inferior dos mesmos. As informações das células de carga e dos pluviômetros foram armazenadas automaticamente por um datalogger instalado a 3 m dos lisímetros. As paredes externas e os poços de visita foram construídos em concreto armado. As mudas de café plantadas em cada equipamento, bem como as demais da área foram irrigadas e fertirrigadas por gotejamento. A metodologia empregada na construção, montagem, automação e calibração dos lisímetros de pesagem é tecnicamente adequada, obtendo-se coeficiente de determinação superior a 99,96% na equação de calibração e erro padrão inferior a 0,66 mm. O uso de pluviômetros de báscula em substituição dos tradicionais recipientes para armazenamento da água drenada pelos lisímetros foi adequado e confiável. O uso da fibra de vidro na construção das caixas dos lisímetros em substituição da chapa de aço-carbono é viável.

Knowledge of water demand in coffee is a key factor for the rational use of irrigation. Therefore, this study evaluated the construction, assembly, automation and calibration of weighing lysimeters to determine the water demand of coffee plantations. Three lysimeters were built with different formats and dimensions, with volume capacities of 0.941, 2.565 and 6.444 m3 . The masses of the lysimeters were measured with four load cells per equipment. Drainage of the lysimeters was measured by tipping bucket rain gauges installed under each lysimeter. Readings of the load cells and of the tipping bucket gauges were automatically stored in a datalogger installed to 3 m the lysimeters. The external walls and the checking wells were made of concrete. The coffee seedlings planted in each equipment, as well as all others of plantations, were drip irrigated and ferti-irrigated. It can be concluded that the methodology used for construction, automation and calibration of the weighing lysimeters was technically adequate, with determination coefficient above 99.96% for the calibration equation and standard error below 0.66 mm. The use of tipping bucket gauges instead of the usual recipients for storage of drainage of water drained by the lysimeters was adequate and reliable. The use of glass fiber for the inner walls of the lysimeters instead of the steel sheets was a viable option.

Rendimento do suco e qualidade química do abacaxi sob lâminas e frequências de irrigação / Yield of pineapple juice and chemical quality in irrigation frequency and blades

A cultura do abacaxi apresenta uma demanda permanente por água, variável e dependente de seu estádio de desenvolvimento, que pode afetar a produção e a qualidade do fruto. Neste estudo objetivou-se avaliar a qualidade química dos frutos do abacaxi Smooth cayenne submetido a diferentes níveis e frequências de reposição de água no solo. Utilizou-se delineamento em blocos casualizados num esquema fatorial 4 x 2, constituído por quatro níveis de reposição de água no solo (50%, 75%, 100% e 125% da evapotranspiração da cultura) e duas frequências de irrigação (1 e 3 dias), com quatro repetições. Avaliou-se os parâmetros: rendimento de suco (RS), potencial hidrogeniônico (pH), sólidos solúveis totais (SST), acidez total titulável (ATT), relação SST/ATT, ácido ascórbico (AA). Observou-se que as lâminas e frequências de irrigação não influenciaram o rendimento de suco (RS) e ácido ascórbico (AA); o aumento das laminas de irrigação influenciou positivamente a qualidade do fruto, pois aumenta os valores de sólidos solúveis totais (SST), diminui a acidez titulável (ATT), eleva a relação SST/ATT e o potencial hidrogeniônico de suco (pH).

The pineapple crop has a permanent demand for water, variable and dependent on their stage of development, which may affect the production and fruit quality. This study aimed to evaluate the chemical quality of fruits Smooth cayenne pineapple submitted to different levels and frequency of water replacement in the soil. We used a randomized block design in a 4 x 2 factorial arrangement, consisting of four levels of soil water replenishment (50%, 75%, 100% and 125% of crop evapotranspiration) and two irrigation frequencies (1 and 3 days) with four replications. We evaluated the parameters: juice yield (RS), hydrogen potential (pH), total soluble solids (SST), titratable acidity (ATT), SST/ATT relationship, ascorbic acid (AA). It was observed that the blades and irrigation frequencies did not affect the juice yield (RS) and ascorbic acid (AA), the increase of the blades irrigation influenced positively the quality of the fruit as it increases the values of total soluble solids (SST) decreases the acidity (ATT), raises the relationship SST/ATT and hydrogen potential (pH).

Crescimento vegetativo, produção de fitomassa e de óleo essencial de Melissa officinalis L. sob diferentes lâminas de irrigação / Vegetative growth, phytomass and essential oil yield of Melissa officinalis L. under different irrigation levels

O objetivo deste estudo foi avaliar a produção de fitomassa e óleo essencial da M. officinalis L. com lâminas de irrigação no Norte de Minas Gerais como medidas de uso racional da água. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente ao acaso em parcelas subdivididas no tempo, com seis tratamentos definidos pelas lâminas de irrigação (T1=0,50xET0; T2=0,75xET0; T3=1,0xET0; T4=1,25xET0; T5=1,5xET0 e T6=1,75xETO), e quatro repetições. O estudo foi conduzido em microlisímetros. Com base na análise de regressão, observou-se que o crescimento e a produção de fitomassa foram influenciados pela disponibilidade hídrica. Maior produção e teor de óleo essencial foram conseguidos na menor lâmina e a época de avaliação não influenciou na aplicação das lâminas.

The objective of this study has been to evaluate the essential oil production of Melissa officinalis L. with irrigation blade in the North of Minas Gerais as a measure of water rational use. The experimental design has been completely randomized in subdivided plots in the time with six treatments, defined by irrigation blade (T1=0,50xET0; T2=0,75xET0; T3=1,0xET0; T4=1,25xET0; T5=1,5xET0 e T6=1,75 x ETO), and four replications. The study has been conducted at the micro lysimeter. Based on regression analysis, it has been observed that the fitomass production and growth was influenced by water availability. The production and content of the essential oil are inversely proportional to the increase in the irrigation blade. The production of biomass has been obtained from the smaller blade and the evaluation times did not influenciate on their blades.

Desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência nas localidades de Frederico Westphalen e Palmeira das Missões, RS / Perfomance of methods for estimating reference evapotranspiration in the municipalities of Frederico Westphalen and Palmeira das Missões, State of Rio Grande do Sul, Brazil

A estimativa da evapotranspiração de referência (ETo), usada no balanço hídrico, possibilita quantificar o armazenamento de água no solo, auxiliando no manejo da irrigação. O objetivo do trabalho foi comparar métodos mais simples de estimativa da evapotranspiração de referência com o método Penman-Monteith (FAO), nas escalas diária e de 5, 10, 15 e 30 dias, e mensal, para os municípios de Frederico Westphalen e Palmeira das Missões, no RS. Os métodos avaliados tenderam a melhorar a eficiência com o aumento da escala temporal de estudo, mantendo o mesmo desempenho para ambas as localidades. Os maiores e menores valores de ETo ocorreram nos meses de dezembro e junho, respectivamente. A maioria dos métodos subestimou os valores de ETo. Em qualquer escala temporal, os métodos de Makking e da Radiação FAO24 podem substituir o modelo de Penman-Monteith.

The estimation of reference evapotranspiration (ETo), used in water balance, allows to determine soil water content, assisting on irrigation management. The present study aimed to compare simple ETo estimating methods with the Penman-Monteith (FAO), in the folowing time scales: daily, 5, 10, 15 and 30 days and monthly in the counties of Frederico Westphalen and Palmeira das Missões, in the Rio Grande do Sul state, Brazil. The methods tested had their efficiency improved by increasing the time scale of analysis, keeping the same performance for both locations. The highest and lowest ETo values occurred in December and June, respectively. Most methods underestimated ETo. For any of the time scales Makking and Radiaton FAO24 methods can replace the Penman-Monteith for estimating ETo.

Demanda hídrica e coeficientes de cultura (Kc) para macieiras em Vacaria, RS / Water requirement and crop coefficients (Kc) for apple trees in Vacaria, RS, Brazil

O objetivo do presente trabalho foi determinar a demanda hídrica e os coeficientes de cultura (Kc) para macieiras cultivadas na região de Vacaria, RS. O trabalho foi desenvolvido na Estação Experimental de Fruticultura Temperada (EEFT) da Embrapa Uva e Vinho, localizada em Vacaria, RS, em plantas da cultivar 'Royal Gala' (Malus domestica) sobre porta-enxerto M9. Foram determinados os valores do potencial matricial da água no solo, empregando-se tensiômetros de punção. Com base nesses valores, determinou-se a umidade volumétrica e o balanço hídrico mensal. O consumo hídrico da cultura variou entre 0,3mm dia-1 a 4,5mm dia-1, com média de 1,9mm dia-1. O coeficiente da cultura (Kc) apresentou tendência quadrática, variando entre 0,19 e 0,88, com média igual a 0,58.

The objective of this study was to determine the water requirement and the crop coefficients (Kc) values for apple trees cultivated in Vacaria, RS. The study was conducted at the Experimental Station of Temperate Fruits (EEFT) of Embrapa Grape and Wine, located in Vacaria, RS, in plants of the cultivar 'Royal Gala' (Malus domestica) on the rootstock M9. The soil water matric potential values, that were determined employing tensiometers, were used to obtain the soil moisture and the monthly soil water balance. The water consumption of the culture ranged from 0.3mm day-1 to 4.5mm day-1, with an average of 1.9mm day-1. The crop coefficient (Kc) presented a quadratic trend, ranging between 0.19 and 0.88, with mean value of 0.58.

Balanço hídrico climatológico, armazenamento efetivo da água no solo e transpiração na cultura de café / Climatological hydric balance, effective soil water storage and transpiration in coffee culture

O balanço hídrico climatológico é uma das ferramentas mais usadas para se avaliar, indiretamente, se a quantidade de água presente no solo é capaz de suprir as necessidades hídricas da planta. Este trabalho teve como objetivos analisar o balanço hídrico climatológico, o armazenamento efetivo da água no solo e a transpiração de plantas de café cultivadas em regime de sequeiro. Para tanto, foi calculado o balanço hídrico climatológico diário do cafeeiro cultivado em região de cerrado no município de Uberlândia-MG, no período de janeiro de 2003 a maio de 2006. Concluiu-se que mesmo nos meses mais chuvosos do ano, há a existência de déficit hídrico em plantas de café conduzidas sob regime de sequeiro; o armazenamento efetivo da água do solo sofreu muita variação ao longo dos anos avaliados, sendo setembro, o mês onde esse valor é mais crítico, permanecendo abaixo de 30%; a transpiração relativa não pode ser tomada como único método de avaliação da queda de produtividade de plantas de café, conduzidas sob regime de sequeiro.

The climatic water balance is one of the most used tools to assess, indirectly the amount of water present in the soil is capable of meeting the water needs of the plant. This study analyzed the climatologic hydric balance, the effective soil water storage and coffee plant transpiration in dry regimen cultivation. Daily climatologic hydric balance was calculated for coffee from January 2003 to May 2006. It was concluded that even in the most rainy months of the year, there is a hydric deficit in coffee plants grown in a dry regimen; effective soil water storage varied greatly through the years evaluated, and September was the most critical month, when this value remained below 30%; relative transpiration can not be taken as the single evaluation method for yield losses of coffee, grown in a dry regimen

Desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência para a região da Serra da Mantiqueira, MG / Performance of the reference evapotranspiration estimating methods for the Mantiqueira range region, MG, Brazil

Objetivou-se, com o presente trabalho, avaliar o desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) nas escalas diária e mensal, durante os períodos chuvoso (outubro a março) e seco (abril a setembro), nos anos de 2007 e 2008, para a bacia hidrográfica do ribeirão Lavrinha, região da Serra da Mantiqueira, Minas Gerais (MG). O método de Penman-Monteith-FAO foi utilizado como referência. Para avaliação do desempenho dos métodos, foram considerados os coeficientes de correlação (r) e determinação (r²), concordância de Willmott (d), desempenho (c) de Camargo & Sentelhas e erro padrão de estimativa (EPE). Em geral, verificou-se que os métodos que envolvem radiação solar foram mais precisos na estimativa da ETo em relação aos métodos que envolvem apenas a temperatura do ar. Foram obtidas melhores estimativas pelos métodos de Jensen-Haise, FAO Radiação, Penman e Blaney-Criddle FAO para ambos os períodos, com coeficientes de desempenho entre "ótimo" e "muito bom". Os métodos Jensen-Haise, FAO Radiação e Blaney-Criddle FAO são mais indicados para estimativas em escala diária, para a região da Serra da Mantiqueira, por apresentarem maior precisão e formulações mais simples, enquanto que o método de Jensen-Haise apresentou o menor EPE nas estimativas em escala mensal.

The objective of this research was to evaluate the performance of reference evapotranspiration (ETo) estimating methods, in daily and monthly intervals, considering the rainy-summer (October to March) and dry-winter (April to September) seasons, in 2007 and 2008, in Mantiqueira range region, MG. To evaluate the performance methods were considered: the correlation (r) and determination (r²) coefficients, Willmott agreement (d), e Camargo & Sentelhas performance (c) and standard error estimate (SEE), taking Penman-Monteith-FAO as reference. It was verified that the methods based on solar radiation were more accurate than those based only on air temperature. Jensen-Haise, Radiation FAO, Penman and Blaney-Criddle FAO have produced better estimates in both seasons, obtaining good reliability on ETo estimate for the region, presenting "high" and "very good" performance. Jensen-Haise, Radiation FAO and Blaney-Criddle FAO are the most indicated methods in daily scale to the Mantiqueira range region due to present simpler mathematical structure and good performance, while the Jensen-Haise method presented the smallest standard error for the monthly scale.

Exigência térmica do café arábica cv. Mundo Novo no subperíodo florescimento-colheita / Heat requeriments of Mundo Novo coffee for the flowering-harvest phenological stage

Foram determinados para o café arábica cv. Mundo Novo, a temperatura base inferior e a soma térmica, expressa em grausdia, além do acúmulo de evapotranspiração de referência (ETo) e real (ETr), para o subperíodo florescimento-colheita, utilizando-se dados fenológicos de cultivos dos anos de 1971 a 2004. Foi proposto ainda um fator de correção para o cálculo de graus-dia em função da disponibilidade hídrica nos oito primeiros decêndios após o florescimento. Os valores de temperatura-base e soma térmica obtidos foram de 10,2ºC e 2887 graus-dia e 10,5ºC e 2761 graus-dia, quando determinados sem e com correção pelo fator hídrico, respectivamente. O acúmulo médio de Eto para o subperíodo do florescimento à colheita foi de 761mm e para Etr 689 mm; quando se levou em consideração o acúmulo de ETr apenas no início do desenvolvimento dos frutos (oito primeiros decêndios), o valor médio foi de 721mm. A utilização de métodos que levaram em consideração a influência da disponibilidade hídrica melhorou a estimativa da temperatura base e a soma térmica no subperíodo do florescimento à colheita do cafeeiro Mundo Novo.

Base temperature and heat requirement, using degree-days were evaluated for coffee cv. Mundo Novo. The sum of reference (ETo) and actual (ETr) evapotranspiration were also determined for the flowering-harvest phenological stage, using coffee phenological data for the growing season from 1971 to 2004. A correction factor was proposed for the degree-days sum related to available water on the first eighty days during the beginning of flowering. The obtained values of base temperature and degree-days requirements were, respectively, 10.2ºC and 2887 degree-days and 10.5ºC and 2761 degree-days when evaluated with and without adjustement for water deficit. The mean value for ETo sum was 761 mm, and for ETr, 689 mm. When considered the sum of ETr during the development of the berries (first 80 days after flowering) was considered the mean values were 721 mm. The correction factor for water deficit improved the determination of base temperature and heat sum for the flowering-harvest stage for Mundo Novo coffee plants.

Funções de distribuição de probabilidade decendial e mensal para a deficiência hídrica no solo / Probability distribution function ten-day and monthly for soil water deficit

A determinação das probabilidades de ocorrência de certos níveis de deficiência hídrica do solo (DHS) é fundamental para o planejamento agropecuário e a gestão ambiental. O objetivo deste trabalho foi determinar as funções de distribuição de probabilidades (fdp) que melhor caracterizam a distribuição dos valores de deficiência hídrica no solo. As DHSs decendiais e mensais foram determinadas por meio de balanço hídrico diário do solo para as diferentes capacidades de armazenamento de água disponível dos solos da região de abrangência da estação meteorológica de Santa Maria. Verificou-se que os valores mensais e decendiais de DHS se ajustam às funções de distribuição de probabilidades lognormal, gama, exponencial e Weibull. Utilizando-se as fdp selecionadas para cada período do ano, é possível determinar a probabilidade de ocorrência de qualquer valor de DHS para os solos da região de abrangência da estação meteorológica de Santa Maria.

The determination of the probability of occurring soil water deficit (DHS) is important for planning agricultural and livestock activities and for environment management. The objective of this study was to determine probability distribution function that fit soil water deficit distribution. Ten-day and monthly DHSs were estimated by calculating daily soil water balance assuming several storage water capacities of soils in the under the scope of the meteorological station of Santa Maria. Monthly and ten-day DHS fit to lognormal, gama, exponential and Weibull probability distribution functions. It is possible to determine the probability of occurring any DHS value at any time throughout the year in the central region of Rio Grande do Sul with the probability distribution functions selected in this study.

Avaliação de aspectos hidraúlicos e hidrológicos de sistemas alagados construídos de fluxo subsuperficial / Evaluating hydrological and hydraulic aspects in subsurface-flow constructed wetland systems

Este trabalho teve-se como objetivo avaliar os aspectos hidráulicos e hidrológicos de quatro sistemas alagados construídos (SACs), cultivados com taboa (Typha sp.) e utilizados no tratamento de esgoto doméstico pré-decantado em tanque séptico. O sistema foi alimentado com uma taxa de aplicação hidráulica (q) constante de 60, 47, 23 e 35 litro m-2 d-1, respectivamente, nos SACs 1, 2, 3 e 4, tendo recebido monitoramento e medição da condutividade hidráulica e evapotranspiração no sistema. Foram realizados balanços hídricos mensais, durante um período de seis meses. Os resultados evidenciaram que: a condutividade hidráulica no meio suporte é reduzida com o tempo de funcionamento do sistema; e o sistema de tratamento apresentou evapotranspiração média de 9,3 mm d-1, resultando num coeficiente da cultura (Kc) da taboa com variação de 2,22 a 4,58.

This work was conducted to evaluate both hydrological and hydraulic aspects in four constructed wetland systems (SACs), that were cropped with Typha sp. and used in the treatment of the domestic wastewater presettled in septic tank. The system was fed a constant water application ratio (q) of 60, 47, 23 and 35 liter m-2 d-1 in SACs 1, 2, 3 and 4, respectively, besides being monitored. The hydraulic conductivity and evapotranspiration were also measured. Water balances were monthly accomplished during six-months period. The results evidenced the hydraulic conductivity in the supportive medium to be reduced during the operating time of the system, as well as the treatment system showed an average evapotranspiration of 9.3mm d-1, as resulting into a cropping coefficient (Kc) of the Typha sp. ranging from 2.22 to 4.58.