ABSTRACT. Several mathematical models have been developed for applications in the hydraulics of irrigation systems and several performance indicators of these models are used and suggested by the literature. Thus, the objective of this work was to investigate the performance of statistical indicators for the evaluation of models in irrigation hydraulics. For this, three case studies which represent typical irrigation hydraulics modeling were used to assess the indicators. A set of indicators were analyzed: a) difference-based: mean absolute error, mean square error, root mean square error, scaled root mean square error, and percent mean absolute error; b) efficiency-based: Nash-Sutcliffe and Legates-McCabe; c) correlation coefficient (r); d) coefficient of determination (R2); e) index of agreement index (d); f) Camargo and Sentelhas index (c); and g) graphical methods: regression error characteristic curve based on relative absolute error and 1:1 scatter plot. For the evaluated cases, which are physical phenomena, differentiable indicators are similar measures and it is appropriate to report either or both indices. The assessment of models must also be supported by graphical analysis, which shows the real scenario of errors in the model evaluation processes. Efficiency-based indicators, r, R2, c, and d are not recommended and should be avoided in modeling of irrigation hydraulics.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade econômica da irrigação do feijão-caupi no Estado do Piauí. Realizaram-se balanços hídricos de cultivo em escala diária, utilizando o método de Thornthwaite e Mather (1955), para 165 locais, considerando-se 12 datas de semeadura e capacidade de água disponível no solo (CAD) de 20, 40 e 60 mm. As receitas líquidas foram estimadas com uma probabilidade de ocorrência de 75%, sendo posteriormente, especializadas para o Estado do Piauí. O cultivo irrigado do feijão-caupi, no Piauí, mostrou-se economicamente viável para todas as datas de semeadura, independentemente da CAD utilizada, com as receitas líquidas variando para as diversas regiões do Estado, em função da época de semeadura e da CAD. Considerando-se uma estratégia de planejamento em nível estadual, a semeadura em 1º de fevereiro foi a que se mostrou mais favorável, pois proporcionou a obtenção de maiores valores de receitas líquidas, bem como maiores áreas do Estado ocupadas por estas.

The objective of this work was to evaluate the economic feasibility of cowpea irrigation in Piauí State, Brazil. Water balances were carried out on a daily basis using the Thornthwaite and Mather (1955) method, for 165 sites, considering twelve sowings dates and available water capacity in the soil of 20, 40 and 60 mm. The net revenues were estimated with a probability of occurrence of 75%, later being spatialized to Piauí State. Cowpea irrigation was shown to economically viable for all sowing dates, irrespective of the available water capacity. Net revenues varied among several regions of the State, in function of the sowing date and available water capacity in the soil. Considering a planning strategy for Piaui State, sowing on February, 1 was shown to be most favorable, because it enabled higher net revenue values, covering larger areas of the State.

O cultivo de hortaliças em ambiente protegido é amplamente utilizado e, nesses ambientes, o enriquecimento da atmosfera com gás carbônico (CO2) pode aumentar a produtividade pois a fotossíntese líquida normalmente aumenta. Este trabalho avalia o efeito do enriquecimento do ambiente com CO2 e do volume de água aplicado em plantas de pimentão (Capsicum annuum L.), cultivadas em vasos, em ambiente protegido. O experimento foi conduzido em Piracicaba, SP. O CO2 foi aplicado diariamente e distribuído através de microtubos instalados a 3 m de altura, sobre a linha de plantas. A irrigação foi por gotejamento com um gotejador por planta e freqüência de dois dias. Foram adotadas quatro concentrações de CO2 (concentração normal da atmosfera, aproximadamente de 367, 600, 800 e 1000 mimol mol-1) e quatro volumes de água determinados pelo volume evapotranspirado (Vet) por planta (0,5Vet; 0,65Vet; 1,0Vet e 1,35Vet), com quatro repetições. Analisaram-se a massa fresca total dos frutos, o número médio de frutos e a eficiência de uso da água. Nos tratamentos com restrição de água a maior massa fresca de frutos foi obtida nos ambientes com maior concentração de CO2, entretanto nos tratamentos que receberam volume igual ou maior que o volume evapotranspirado, a maior massa fresca de fruto foi verificada no ambiente com 600 mimol mol-1. O CO2 promoveu o aumento da massa fresca e não do número de frutos. A eficiência de uso da água aumentou em relação ao volume de água aplicado, sendo maior no ambiente com concentração de 600 mimol mol-1.

Greenhouse production of vegetables is widely used throughout the world. Elevated carbon dioxide (CO2) concentrations in these closed environments can increase net photosynthesis and yield. The objective of this study was to determine the effects of atmospheric CO2 enrichment and water supply on the growth of potted bell pepper (Capsicum annuum L.) plants, cultivated under controlled environmental conditions. CO2 was applied daily, and its distribution was monitored above plant rows through micro pipes located at 3.0 m height. A drip irrigation system with one dripper per plant was used to irrigate the plants. Different volumes of irrigation water, representing fractions of the water volume (Vet) consumed by pot plants growing under no water stress conditions (0.5Vet, 0.65Vet, 1.0Vet, and 1.35Vet) with four replications, were evaluated under four different CO2 levels (atmospheric concentration of 367, 600, 800, and 1000 mumol mol-1). Total fresh fruit mass, average number of fruits, and water use efficiency were recorded. For the water deficit treatments, the greatest fresh fruit mass was obtained for the highest CO2 level environment. However, for treatments that received water volumes equal or greater than the evapotranspiration rate, the greatest total fresh fruit mass was observed at the 600 mumol mol-1 of CO2 environment. The yield increase due to CO2 was represented by increase in fruit weight and not in fruit number. Water use efficiency increased in relation to the amount of water applied and it was highest at 600 mumol mol-1 CO2 concentration.

O trabalho teve como objetivo determinar estratégias ótimas de irrigação para a cultura da melancia (Citrullus lanatus Thumb. Mansf.), considerando a água como fator limitante da produção e diferentes valores para o preço do produto e custos da energia elétrica. Utilizou-se uma função de produção quadrática e função de custo linear obtidas para as condições edafoclimáticas dos Tabuleiros Costeiros do Piauí. A irrigação com déficit proporcionou as maiores rendas líquidas, com significativa economia de água, no intervalo de variação de preços do produto de US$ 0,05 kg-1 a US$ 0,35 kg-1, nas três formas de tarifação da energia elétrica. Acima desse intervalo, deve-se utilizar a lâmina que maximiza a produção de frutos.

This paper aimed to determine optimal strategies for irrigation management watermelon crop (Citrullus lanatus Thumb. Mansf.), when water is limiting resource under different values of the crop and electrical energy price. The analysis involved quadratic production function and linear cost function developed to the soil and climate characteristics of the Coastal Tablelands, at Piauí State, Brazil. The highest net incomes were achieved with deficit irrigation, in the range crop prices of the US$ 0.05 kg-1 to US$ 0.35 kg-1, independently of electrical energy price. Up this range, irrigation depth that maximizes fruits yield must be used.

O presente trabalho tem por objetivo apresentar um modelo mecanístico para estimar armazenamento de água no solo, no intuito de prever rendimento agrícola para culturas anuais não fotossensíveis. O movimento e a retenção de água no sistema agrícola, são os atributos de interesse no estudo. O rendimento agrícola depende dos processos básicos de fotossíntese e respiração. O rendimento ainda depende da espécie vegetal, nutrição da planta, energia disponível, população de plantas, plantas daninhas e população de parasitas, pricipalmente. Além disso, a evapotranspiração atual também depende dos mesmos atributos e processos. Portanto, a hipótese basilar desse modelo é ser possível estimar o rendimento com a estimativa da evapotranspiração. Conhecendo empiricamente o comportamento da perda de água no solo, sem conhecer todos os atributos e suas complexas interrelações que governam esse comportamento, um modelo cossenoidal foi proposto para estimar o armazenamento de água no solo. O modelo cossenoidal foi comparado com outros modelos e conclui-se que ele é o que melhor estima o armazenamento de água no solo.

The objective of this paper is to present a mechanistic model to estimate the available soil water storage to forecast yield for nonphotosensitive annual crops. In this study, concern is devoted to the movement and retention of water within the agricultural system. Crop yield depends upon the basic processes of photosynthesis and respiration. The yield also depends on crop species, crop nutrition, available energy, plant population, weeds and parasite populations, mainly. In addition, actual evapotranspiration also depends on the same attributes and processes. Therefore, the basic hypothesis of this model is that it is possible to forecast crop yield with estimates of actual evapotranspiration. Knowing empirically the process of soil water loss, but without knowing all attributes and their complex relations ruling this behavior, a cosine model was established to estimate available soil water storage. The cosine model was constructed and checked together with other models and the conclusion is that the cosine model best estimates soil water storage.

El presente trabajo tiene por objetivo presentar un modelo mecanístico para estimar el almacenamiento de agua en el suelo, con el propósito de prever el rendimiento agrícola para cultivos anuales no fotosensibles. El movimiento y la retención de agua en el sistema agrícola, son los atributos de interés en el estudio. El rendimiento agrícola depende de los procesos básicos de fotosíntesis y respiración. También, el rendimiento depende de la especie vegetal, nutrición de la planta, energia disponible, población de plantas, plantas dañinas y población de parásitos, principalmente. Además, la evapotranspiración actual también depende de los mismos atributos y procesos. Por lo tanto, la hipótesis base del modelo es que es posible estimar el rendimiento estimando la evapotranspiración. Conociendo empíricamente el comportamiento de pérdida de agua del suelo, sin conocer todos los atributos y las complejas interrelaciones que lo gobiernan, el modelo cosenoidal fue propuesto para estimar el almacenamiento de agua en el suelo. El modelo cosenoidal fue comparado con otros modelos y se concluye que el mismo estima mejor el almacenamiento de agua en el suelo.

Foi avaliado o efeito do nitrogênio na cultura do milho através da fertirrigação, utilizando um sistema de irrigação por aspersão em linha e uréia como fonte de N. O sistema de aspersão em linha foi constituído por 3 linhas com cinco aspersores cada uma, cujo espaçamento foi de 6 metros entre si e 12 metros entre as linhas. O fertilizante foi aplicado nas linhas externas e a linha central aplicou apenas água. A lâmina de água total aplicada durante o ciclo foi de 650 mm. Essa aplicação foi feita de forma uniforme, e as doses de nitrogênio foram decrescentes na direção perpendicular às linhas externas de aspersores, variando de 353 a 30 kg/ha de N. Os resultados obtidos mostraram que as diferentes dosagens de nitrogênio afetaram os seguintes parâmetros medidos: altura das plantas, altura de inserção das espigas, produtividade, comprimento das espigas, peso de mil grãos e teor de nitrogênio nos grãos. O ponto de máxima produtividade de grãos (7634 kg/ha) foi estimado através de uma função de produção da cultura em relação ao fator doses de nitrogênio. A máxima produtividade estimada pode ser atingida com uma dose de 262,6 kg/ha de N.

The nitrogen effect on a corn crop, applied by fertigation through a line source sprinkler system was evaluated, using urea [CO(NH2)2] as nitrogen source. The line source sprinkler system had three pipelines with five sprinklers each. The sprinkler spacing was six meters, and the lateral spacing, twelve meters. Fertigation and irrigaiton were made by the external lines, and the central line was used only for irrigation. The total water depth applied during the crop cicle was 650 mm. This water application was made in an uniform way along the experimental area, and nitrogen levels decreased along the perpendicular direction to the central sprinkler line, ranging from 353 to 30 kg N/ha. Results showed that different nitrogen levels affected the following crop production factors: plant height, corn cob inserction height, corn yield, corn cob length, thousand grain weight, and nitrogen contain of grains. The point of maximum grain yield (7634 kg/ha) was estimated by a crop production function in relation to nitrogen levels. The maximum grain yield was obtained with 262.6 kg N/ha.

RESUMO Foram estudadas as características hidráulicas do tubo gotejador Rain Bird, constituído de polietileno flexível, parede com 225 microns de espessura, emissores tipo labirinto integrados à parede do tubo e espaçados 0,30m. O tubo gotejador foi submetido a diferentes pressões para a determinação das características hidráulicas: relação vazão-pressão dos emissores, coeficiente de variação de fabricação, resistência à ruptura, perda de carga, fator de redução de perda de carga e comprimento máximo para linhas laterais. Os emissores apresentam valor médio de coeficiente de variação de fabricação de 1,97% e regime de fluxo turbulento (x = 0,4563). Verificou-se aumento do diâmetro interno do tubo em função do aumento da pressão, e a ruptura ocorreu a pressão de 206,0kPa, enquanto o coeficiente de redução de perda de carga diminuiu com o aumento da pressão para um mesmo número de emissores e o comprimento máximo da linha lateral, obtido pelo método estatístico, apresentou grande dependência da pressão de entrada na tubulação, da diferença de nível e do coeficiente de variação de pressão ao longo da mesma.

ABSTRACT The hydraulic performance of Rain Bird drip tape was evaluated. The drip tape is made of flexible polyethylene with 225 microns wall thickness and long path emitters spaced at 0,30m. The drip tape was tested with different inlet pressures to determine the hydraulic characteristics: coefficient of manufacturing variation, emitter flow equation, rupture resistance, friction head loss equation, friction head loss factor and maximum lateral length. The average coefficient of manufacturing variation was 1,97% and turbulent flow was observed on the emitter (discharge exponent 0,4563). The internal diameter of drip tape increased with the increase in pressure and the rupture resistance failed at 206,0kPa. The value of friction head loss factor decreased as the pressure increased to the same number of emitters. The maximum lateral length obtained by the statistical approach was found to be highly dependent on the inlet pressure head, the slope of the lateral and the coefficient of variation of pressure head along the lateral line.

RESUMO A uniformidade de aplicação de água por um sistema de irrigação por aspersão convencional, foi estudada acima e abaixo da superfície do solo. Foram adotados dois espaçamentos entre aspersores e coeficientes estatísticos de uniformidade empregados para a realização de comparações quantitativas. Os resultados obtidos mostram que a redistribuição de água no solo promove uniformidade da umidade do solo maior que a identificada para a lâmina aplicada. O maior espaçamento entre aspersores promoveu menor uniformidade, acima e abaixo da superfície; no entanto, a uniformidade da umidade do solo foi alta o bastante para atender aos critérios usualmente adotados na irrigação por aspersão, ao contrário do identificado acima da superfície.

ABSTRACT The application uniformity of water, below and above the soil surface, by a conventional sprinkler irrigation system was studied. Two sprinkler spacings were tested and statistical uniformity coefficients were used to make quantitative comparisons. The results obtained indicated that the redistribution of soil water promotes soil moisture uniformity greater than that identified for the depth of water applied. The larger sprinkler spacing resulted in lower uniformity below and above the soil surface, but soil moisture uniformity remained high enough to meet the usual criterias adopted in sprinkler irrigation, which was not the case above surface.

RESUMO Os modelos matemáticos para previsão da irrigação superficial constituem recursos valiosos capazes de levar em consideração inúmeras alternativas de dimensionamento, a um custo e tempo reduzidos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver, na linguagem Pascal, um modelo matemático computacional simplificado para a simulação da fase de avanço da água na irrigação por sulcos, baseado na equação de Manning para movimento uniforme de água em canais e na equação de infiltração de Kostiakov-Lewis. O sulco é hipoteticamente dividido em pequenas células de espaços fixos, nas quais são assumidos o movimento como uniforme e o coeficiente de rugosidade "n" de Manning, variável. É feito um balanço da água que flui pelo sulco considerando-se a água infiltrada e a fornecida pelo segmento anterior. Quando se utilizaram medições de campo de alta precisão, os valores do tempo de avanço no final da área, prognosticados pelo modelo, diferiram daqueles obtidos no campo com precisão de 0,71%; mesmo quando o modelo foi testado sob condições usuais de operação e manejo do sistema de irrigação, ele ainda forneceu resultados satisfatórios, apresentando uma média da diferença entre os tempos simulados e medidos, de 8,22%. O modelo apresentou-se como ferramenta útil no dimensionamento de sistemas de irrigação por sulcos.

ABSTRACT The mathematical models to forecast the surface irrigation are valuable tools capable to take into consideration several design alternatives with reduced cost and time. The aim of this study was to develop, in the Pascal language, a simplified computer mathematical model to simulate the furrow irrigation advance phase based on the Manning equation for the uniform water flow in channels and on the Kostiakov-Lewis equation. The furrow is hypothetically divided in small fixed space cells, in which the flow is assumed to be uniform and the "n" Manning roughness coefficient variable. Water balance along the furrow was studied considering the water infiltrated and that supplied from preceding segment. When it was used field measurements of high precision, the simulated values of advance time at the end of the field differed in 0.71% from those obtained in the field. Even when the model was tested under usual operation and management conditions, it still provided satisfactory results, showing an average of the differences between the simulated and measured times equal to 8.22%. The model showed to be a useful tool in the design of furrow irrigation systems.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adubação nitrogenada, aplicada através da água de irrigação sobre o rendimento de grãos, acúmulo de matéria seca e absorção de nitrogênio pelo feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). O delineamento estatístico foi o de blocos casualizados, com parcelas subdivididas e cinco repetições e a fonte utilizada de nitrogênio foi uréia, aplicada a uma taxa de 40kg/ha. Os tratamentos foram: i) parcelas sem adubação de cobertura; ii) parcelas com adubação de cobertura, aplicada manualmente em dosagem única aos 30 dias após a germinação; e iii) adubação nitrogenada de cobertura, aplicada através da água de irrigação, aos 30, 42 e 50 dias após a germinação. A análise dos resultados permitiu concluir que a adubação nitrogenada aumentou significativamente a produção de grãos e a absorção de nitrogênio pela planta e, quando aplicada parceladamente, através da água de irrigação, proporcionou melhores resultados em relação à aplicação de uma só vez e manualmente.

ABSTRACT The objective of this research was to evaluate the effect of nitrogen fertilization, applied through irrigation water, on grain yield, dry matter production and nitrogen absorption by bean crop (Phaseolus vulgaris L). The statistical design was the randomized blocks with split plots and five repetitions. Urea fertilizer was used as the nitrogen resource, applied at a rate of 40kg/ha. The treatments were: i) plots without nitrogen fertilizer covering the soil surface; ii) plots with nitrogen fertilizer covering the soil surface, applied once manually 30 days after germination; iii) plots with nitrogen solution applied by sprinkle irrigation water at 30, 42 and 50 days after germination. The results showed that nitrogen fertilization increased significantly the grain yield and nitrogen absorption by plants. The nitrogen fertilization applied through irrigation water favored better results, comparing to the one applied at once and manually.

O objetivo deste trabalho foi analisar a distribuição de freqüência da evapotranspiração de referência (ETo) visando o dimensionamento de sistemas de irrigação implantados na região de Dourados, Estado do Mato Grosso do Sul. A ETo, estimada pelo método de Penman, com base em elementos meteorológicos de um período de 16 anos, foi acumulada em períodos consecutivos de 5, 10, 15, 20 e 30 dias. Os valores máximos anuais formaram séries que foram ajustadas às distribuições normal, log-normal e beta. Houve diminuição da ETo diária com o aumento do período acumulado. As três distribuições apresentaram ajuste para todos os períodos acumulados. Através da distribuição acumulada normal foram gerados valores de ETo para períodos de retorno de 2, 3, 4, 5, 8, 10, 12 e 14 anos. Esses valores de ETo, multiplicados pelos respectivos coeficientes de cultura, poderão ser utilizados como parâmetros de dimensionamento de sistemas de irrigação implantados na região de Dourados.

The aim of this work was to study the distribution accumulative probability ocorrence of reference evapotranspiration (ETo) for designing irrigation systems in Dourados, Mato Grosso do Sul State. The ETo estimated by Penman equation considering climatic parameters of 16 years was accumulated for periods of 5, 10, 15, 20 and 30 days. The maximum annual values resulted in series that were adjusted to normal, log-normal and beta distribuition. There was a decreasing of daily ETo as the accumulated period increased. The three distributions adjusted to all accumulated periods. Throught the accumulated normal distribution it was generated values of ETo for periods of 2, 3, 4, 5, 8, 10, 12 and 14 years. These values of ETo multiplied by the crop coefficient may be used as the main parameter to design irrigation systems in Dourados region.