ABSTRACT Water stress is intrinsically related to soil water availability which is determinant in gas exchanges, as well as soil compaction in soybean growth and development. This study aimed to evaluate the leaf gas exchange, water stress index, and dry mass accumulation of soybean cultivated in different daily irrigation depths and bulk density. The treatments were distributed in pots subdivided in a 4×4 factorial scheme: four levels of bulk density of the soil (1.0, 1.15, 1.30 and 1.45 g cm-3) and four daily irrigation depths (4.0, 5.0, 6.0- and 7.0-mm day-1), with three replications. Physiological and morphological variables were analyzed. There were low transpiration rates due to water deficit in the 4 mm daily irrigation depth that resulted in stomatal closure and impaired the performance of the photosynthetic process in soybean. The increase in soil density provided gains in shoot and dry root mass in the layer above the compacted one. Low availability of water in the soil reduces the photosynthesis and growth of soybean plants. Increase in bulk density of the soil promotes greater root development, with the layer above the compacted being the one that concentrates most of the roots.

RESUMO A temperatura do ar afeta significativamente os processos que envolvem atividades agrícolas e humanas. O conhecimento da temperatura de um determinado local é fundamental para o planejamento agrícola. Também ajuda a tomar decisões sobre as atividades humanas. No entanto, nem sempre é possível determinar essa variável. É necessário fazer uma estimativa precisa, utilizando métodos que sejam capazes de detectar as variações existentes. O objetivo deste estudo foi desenvolver modelos de regressão linear múltipla (RLM), rede neural artificial (RNA) e floresta aleatória (FA) para estimar a temperatura média (Tmean), máximo (Tmax), e mínimo (Tmin) mensal do ar em função de coordenadas geográficas e altitude para diferentes áreas do Estado de Minas Gerais, Brasil, com classificação climática Cwa ou Cwb. Os dados médios mensais (Tmean, Tmax e Tmin), ao longo de um período de 30 anos, foram coletados em 20 estações climatológicas. O RLM foi capaz de estimar o Tmax com precisão. Porém, a capacidade preditiva de estimar Tmean e Tmin foi baixa. Os algoritmos FA e RNA foram usados para estimar Tmean, Tmax e Tmin com alta precisão. Os melhores resultados foram obtidos com o modelo RF.

ABSTRACT Air temperature significantly affects the processes involving agricultural and human activities. The knowledge of the temperature of a given location is essential for agricultural planning. It also helps to make decisions regarding human activities. However, it is not always possible to determine this variable. It is necessary to make a precise estimate, using methods that are capable of detecting the existing variations. The aim of this study was to develop models of multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN), and random forest (RF) to estimate the mean (Tmean), maximum (Tmax), and minimum (Tmin) monthly air temperatures as a function of geographic coordinates and altitude for different localities in Minas Gerais state, Brazil, with climatic classification Cwa or Cwb. The average monthly data (Tmean, Tmax, and Tmin), over a period of 30 years, were collected from 20 climatological stations. The MLR was able to estimate the Tmax with accuracy. However, the predictive capacity of estimating Tmean and Tmin was low. The algorithms RF and ANN were used to estimate Tmean, Tmax, and Tmin with high accuracy. The best results were obtained using the RF model.

RESUMO A baixa disponibilidade de água no solo pode alterar atributos morfológicos e processos fisiológicos em soja, limitando o seu desenvolvimento, principalmente em semeaduras tardias. Avaliaram-se trocas gasosas foliares e acúmulo de fitomassa seca em cultivares de soja sob condições de baixa disponibilidade hídrica, em semeadura tardia. Um Latossolo Vermelho de textura muito argilosa foi usado. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 5 × 3, com quatro repetições. Os tratamentos foram cinco tensões de água (10 kPa, 15 kPa, 25 kPa, 40 kPa e 60 kPa) combinadas com três cultivares de soja (BRS Favorita, BRSMG 820 e BRSMG 850). As variáveis respostas foram mensuradas aos 55 dias após a emergência. Os valores de condutância estomática, transpiração, taxa de fotossíntese, concentração intercelular de CO2 e eficiência de carboxilação instantânea foram reduzidos significativamente (p < 0,05) com o aumento da tensão de água no solo. As trocas gasosas nas plantas de soja também foram reduzidas com o aumento da tensão da água no solo, e as mais críticas foram observadas a partir de 25 kPa. BRSMG 850 apresentou o melhor desempenho para produção de matéria seca de raízes nesta tensão de água no solo.

ABSTRACT A low availability of water in the soil may alter morphological traits and physiological processes in soybean, limiting its development, mainly at late sowings. This study aimed to evaluate the leaf gas exchanges and dry matter accumulation in soybean cultivars under low water availability at late sowing. An Oxisol with a very clayey texture was employed. A completely randomized design, in a 5 × 3 factorial scheme, with four replications, was used. The treatments were five water tensions (10 kPa, 15 kPa, 25 kPa, 40 kPa and 60 kPa) combined with three soybean cultivars (BRS Favorita, BRSMG 820 and BRSMG 850). The response variables were measured at 55 days after the emergence. The values for stomatal conductance, transpiration, photosynthesis rate, intercellular CO2 concentration and instantaneous carboxylation efficiency were significantly reduced (p < 0.05) with the increase of the water tension in the soil. The gas exchanges in the soybean plants were also reduced with the increase of the water tension in the soil, being the most critical ones observed from 25 kPa. BRSMG 850 showed the best performance for production of root dry matter in this water tension in the soil.

RESUMO Nas últimas décadas, as áreas de cultivos irrigados no estado de Minas Gerais vêm crescendo bastante, contribuindo assim para aumento da produção agrícola no País. Dentre as técnicas de manejo da irrigação, tem-se a determinação do consumo de água pelas plantas tomando por base a evapotranspiração de referência (ET0), diante disso, objetivou-se com este trabalho, avaliar e calibrar o método Hargreaves-Samani (HS) e um Método Proposto (MP) frente ao método padrão Penman-Monteith-FAO (PM-FAO) para o estado de Minas Gerais. Para tanto, foram utilizados dados de 52 estações meteorológicas convencionais do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Estimou-se a ET0 pelos métodos citados incluindo o método Hargreaves-Samani calibrado (HScal). com base no erro absoluto médio (EAM). A análise dos métodos foi conduzida mediante aos seguintes indicadores estatísticos: raiz quadrada do erro quadrático médio (REQM), raiz quadrada do erro quadrático médio sistemático (REQMs), raiz quadrada do erro quadrático médio não sistemático (REQMns), proporções do erro quadrático médio sistemático e não sistemático, índice de concordância de Willmott (d), índice de confiança (C) e coeficiente de correlação (r). Constatou-se que o após calibração, o método HScal obteve um desempenho superior ao método HS original em todas as estações estudadas. Observou-se também um desempenho superior do MP com relação ao método HScal, em todas as estações estudadas.

ABSTRACT In the last decades, the areas of irrigated crops in the state of Minas Gerais have grown considerably, contributing to increase agricultural production in the country. Among the techniques of irrigation management, the determination of the water consumption by the plants is based on the reference evapotranspiration (ET0), the objective of this work was to evaluate and calibrate the Hargreaves-Samani (HS) method and a Proposed Method (MP) against the standard Penman-Monteith-FAO method (PM-FAO) for the state of Minas Gerais. For that, data from 52 conventional meteorological stations of the National Institute of Meteorology (INMET) were used. ET0 was estimated by the methods cited including the Hargreaves-Samani calibrated method (HScal) based on the mean absolute error (MAE). The analysis of the methods was carried out using the following statistical indicators: root mean square error (RMSE), systematic root mean square error (RMSEs), unsystematic root mean square error (RMSEun), the proportions of systematic and unsystematic mean square error, Willmott’s concordance index (d), confidence index (C) and Pearson correlation coefficient (r). It was verified that after the calibration, the HScal method obtained a superior performance to the original HS method in all the studied stations. It was also observed a superior MP performance with respect to the HScal method, in all stations studied.

Com a crescente demanda energética mundial, maior atenção tem sido destinada à produção de oleaginosas como fontes alternativas de energia, sendo a irrigação uma das tecnologias adotadas para o aumento da produção. Objetivou-se, com este trabalho, estudar o efeito de diferentes tensões e respectivos esgotamentos de água no solo, no cultivo da mamoneira (cv. AL Guarany 2002). Foi utilizado o delineamento de blocos ao acaso, com cinco tensões de água no solo (15 kPa, 30 kPa, 45 kPa, 60 kPa e 75 kPa) e quatro repetições. Foi avaliada a eficiência de uso da água (EUA) e a produtividade, em função da tensão de água no solo e respectiva fração de esgotamento de água. Além disso, avaliou-se o fator de cobertura do solo e altura das plantas, durante o ciclo da cultura, verificando-se o seu aumento até 125 e 200 dias após o transplantio, respectivamente. A EUA, seguindo a ordem dos racemos produzidos - primário (EUA P), secundário (EUA S), terciário (EUA T) e total da cultura (EUA C) - foi linearmente reduzida com o aumento da restrição hídrica, sendo os maiores valores observados para o tratamento à menor tensão (15 kPa). Para todos os tratamentos de irrigação, a maior EUA e produtividade foram observadas nos racemos secundários. A maior produtividade foi de 1.994,14 kg ha-1, para a tensão de 15 kPa e fração de esgotamento de água no solo de 28%, e a menor de 773,91 kg ha-1, para a tensão de 75 kPa e fração de esgotamento de água no solo de 83%.

With the increasing global demand for energy, more attention has been directed to the production of oilseed plants as alternative energy sources, being irrigation one of the technologies used to increase yield. This research aimed to evaluate the effect of different soil water tensions and respective moisture depletions on castor bean (AL Guarany 2002 cultivar). The experimental design was randomized blocks, with five soil water tensions (15 kPa, 30 kPa, 45 kPa, 60 kPa and 75 kPa) and four replications. The water use efficiency (WUE) and yield were evaluated according to the soil water tension and respective moisture depletion. The soil coverage factor and plant height were also evaluated during the crop cycle, being respectively observed increases up to 125 and 200 days after transplanting. The WUE, following the order of racemes produced - primary (WUE P), secondary (WUE S), tertiary (WUE T) and total for the crop (WUE C) - decreased linearly with the increasing water stress, being the highest values observed for the treatment with the lowest tension (15 kPa). For all irrigation treatments, the highest WUE and yield were observed in secondary racemes. The highest yield was 1,994.14 kg ha-1, for the tension of 15 kPa and soil moisture depletion of 28%, while the lowest one was 773.91 kg ha-1, for the tension of 75 kPa and soil moisture depletion of 83%.

The determination of the amount of water needed for crops is one of the main parameters for correct irrigation planning. In this context the FAO Penman-Monteith method (FAO-PM) has been recommended as the best for the reference evapotranspiration (ETo) estimates. However it is not always possible to have all the necessary data for its application; in this case, alternative criteria must be used for this estimation. In this study, the objective was to estimate ETo by the FAO-PM method with only the maximum and minimum temperature values, here called Simplified FAO-PM, and compare it to the standard method (FAO-PM) with all input data, for Lavras, Minas Gerais State, Brazil. It was observed that the alternative method has the tendency to overestimate the standard method, however, this approach is feasible to estimate ETo for irrigation scheduling in localities where not all input data required for FAO-PM is available.

La cuantificación de las necesidades de agua del cultivo es un parámetro clave para la planificación del riego. En el presente, la ecuación de Penman-Monteith (FAO-PM) ha sido recomendada como la mejor para estimar la evapotranspiración de referencia (ETo). Sin embargo, no siempre es posible tener todos los datos necesarios para su aplicación, pudiendo en este caso adoptar criterios alternativos para el uso de la misma. Por lo tanto, el objetivo del estudio consistió en estimar ETo por la ecuación FAO-PM con solo los valores de las temperaturas máximas y mínimas, cambiando su nombre por la FAO PM Simplificado, y compararlo con el método estándar (FAO-PM) y con esta ecuación tenía todos los datos de entrada para Lavras, Minas Gerais, Brasil. Se observó que el método alternativo tiende a sobrestimar el método estándar, sin embargo, con la propuesta alternativa es posible estimar ETo para el riego en los lugares donde no siempre tienen la disponibilidad de todos los datos de entrada necesarios para la ecuación FAO-PM.

A evapotranspiração de referência (ETo), originalmente introduzida sob o termo evapotranspiração potencial (ETp), é um importante parâmetro agrometeorológico, principalmente para planejamento e manejo de irrigação, mas, também, é considerada elemento climático de demanda hídrica, daí sua aplicação em estudos meteorológicos, climatológicos e hidrológicos. Existem diversos métodos para a estimativa da ETo, desde aqueles mais simples, com base puramente empírica, até aqueles que apresentam embasamento físico consistente sobre o fenômeno, contudo, há sempre algum empirismo presente. Esta diversidade de métodos ocorre devido à complexidade da transferência de água do sistema solo-planta para a atmosfera, aos diferentes climas presentes no mundo e à dificuldade de obtenção dos elementos meteorológicos necessários para a alimentação destes métodos. O método Penman-Monteith-FAO (PM-FAO) é considerado, internacionalmente, o mais apropriado para a estimativa da ETo, sendo adotado como padrão e que já vem sendo usado há duas décadas. Este método, além de procurar representar, de maneira consistente, o fenômeno biofísico da evapotranspiração, é alimentado por quase todos os elementos meteorológicos observados em estações meteorológicas de superfície. Porém, quando há impossibilidade da aplicação deste método, é necessário averiguar qual o método mais indicado, diante das condições locais. Assim, este estudo teve por propósitos apresentar, discutir e sinalizar o(s) método(s) mais adequado(s), diante da realidade de uso.

The reference evapotranspiration (ETo), originally known as potential evapotranspiration (ETp), is an important agrometeorological parameter, mainly for planning and managing irrigation, besides being considered a climatic element of hydric demand, and that is the reason it is used in meteorological, climatological, and hydrological studies. There are several methods for estimating ETo, from the simpler ones, purely empiric, to those which present a consistent basis of the phenomenon, however, some empiricism is always present. This diversity of methods happens due to the complexity of the water transfering from the soil-plant system to the atmosphere, different climates around the world, and difficulties for obtaining the necessary meteorological data to make those methods work. The Penman-Monteith-FAO (PM-FAO) is internationally known as the most appropriate approach for estimating ETo, being adopted as standard two decades ago. Besides representing, in a consistent way, the evapotranspiration biophysical phenomenon, it makes use of almost all meteorological data observed in surface weather stations. However, when it is not possible to apply this method, it is necessary to investigate which method would be the most suitable for local conditions. Therefore, this study was carried out in order to present, discuss, and point out the most appropriate method(s) for each specific use.

O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de estudar as probabilidades de ocorrência de ventos extremos e suas direções predominantes para a região de Lavras, MG. Foram usados os dados registrados pelo anemógrafo universal da Estação Climatológica Principal de Lavras, situada no campus da Universidade Federal de Lavras. Com os dados disponíveis (139 meses), no período de janeiro de 1988 a maio de 2004, verificou-se o ajuste à distribuição Gama pelo teste de χ² a 5% de probabilidade. Foram estimadas probabilidades de ocorrência de velocidades máximas diárias de vento iguais ou superiores a 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 e 100 km h-1, para cada mês. Verificou-se que os meses de setembro a fevereiro apresentaram ventos fortes, com probabilidades de ocorrência superiores as dos outros meses. Para ventos bastante fortes acima de 100 km h-1, as probabilidades de ocorrência são mínimas para todos os meses do ano. Quanto à direção para as rajadas de ventos, observou-se predominância das direções leste e oeste em relação às demais.

The present work was carried out in order to study the ccurrence probabilities o of extreme winds and their predominant directions in the region of Lavras, Minas Gerais state, Brazil. The data were collected from graphic registrations of the universal anemograph of the Principal Climatological Station of Lavras, located in the campus of the Federal University of Lavras. With the available data (139 months), in the period of January/1988 to May/2004, the adjustment by Gamma distribution was verified for this data series applying the χ² test to the 5% probability. Estimates of the occurrence probabilities of wind gust equal or above 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 and 100 km h-1 were determined for each month. It was verified that the months of September to February presented strong winds with probabilities higher than the other months. For very strong winds, above 100 km h-1, the occurrence probabilities were minimum for all months of the year. It was observed that the predominant wind gust direction were east and west in relation to the others.

Objetivou-se no presente trabalho, comparar as temperaturas do ar médias diárias obtidas por duas estações meteorológicas, a ECP (Estação Climatológica Principal) e a PCD (Plataforma de Coleta de Dados), ambas localizadas no campus da UFLA (Universidade Federal de Lavras) em Lavras, MG, e verificar a eficácia do cálculo de médias das temperaturas por meio da equação utilizada pela FAO (Food and Agriculture Organization) e pela média aritmética dos valores obtidos pela PCD em relação à equação utilizada pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), tomando essa como referência. Foram analisados dados de 2 anos consecutivos, representados pelos períodos de 30/06 a 31/12/2004, com um total de 137 dias de observações e de 01/01 a 04/12/2005, com um total de 186 dias de observações. A comparação entre as duas estações, mostrou uma boa concordância entre as temperaturas observadas (r² > 0,90). Com relação à utilização das equações, a que calcula a temperatura do ar utilizando a média aritmética apresentou melhor resultado (r² > 0,94). A equação utilizada pela FAO, demonstrou uma pequena tendência em superestimar os valores de temperatura.

The aim of this work was to compare the daily averages of the air temperatures obtained by two meteorological stations, ECP (Principal Climatological Station) and PCD (Data Collect Platform), both located at the experimental campus of UFLA (Federal University of Lavras) in Lavras, Minas Gerais State, Brazil, and verify the effectiveness of temperature averages calculated through the equation proposed by FAO (Food and Agriculture Organization) and for the arithmetic average of the values supplied by PCD in relation to the equation used by INMET (National Institute of Meteorology, Brazil), being this a reference. One analyzed data of consecutives two years, represented by the periods from 06/30 to 2004/12/31, with a total of 137 days of observation and 01/01 to 2005/12/04, with a total of 186 days of observation. The comparison between the two stations, showed a good agreement among the observed temperatures (r² > 0,90). With relation to the use of the equations, the one that calculates the temperature of the air using the arithmetic average, it presented better result (r² > 0,94). The equation used by FAO, demonstrated a small tendency in overestimating the temperature values.

Objetivou-se com este trabalho avaliar a tendência de dados climáticos nos últimos 14 anos, na região de Lavras, MG, comparando-os com aqueles da série histórica do período de 1961 a 1990. Foi utilizado o método do balanço hídrico de Thornthwaite & Mather (1955)para os dados do período de 1961-1990 e para os dados recentemente observados de 1991-2004. O método do balanço hídrico de Thornthwaite considera a evapotranspiração potencial, a precipitação pluvial, o armazenamento de água no solo e seu subsequente uso. Este método também apresenta os períodos de excesso e deficiência hídrica, então utilizados no método de classificação climática de Thornthwaite para determinar os índices de umidade e de aridez. Os índices resultaram na fórmula climática de Thornthwaite que nesta comparação, mudou de B3 r B'3 a' para B2 r B'3 a' no período mais recente. A classificação climática de Köppen, também utilizada neste trabalho não apresentou diferenças para ambos os períodos, permanecendo Cwa.

The purpose of this study was to evaluate the climatic data tendency in the last 14 years of monthly rainfall and temperatures in Lavras region, MG state , compared to those of the historical series of 1961-1990 period. The Thornthwaite's water balance method was employed for the climatological data of 1961-1990 and for the last observed data of 1991-2004. The Thornthwaite's & Mather´s water balance method considers the potential evapotranspiration, the rainfall, the storage of water in the ground and its subsequent use. This method also shows hidric excess and deficiency periods, then used on the Thornthwaite's climatic classification method to determine the moisture and aridity index of the climate. The index resulted on the Thornthwaite's climatic formula wich changed from B3 r B'3 a' to B2 r B'3 a' in the most recent reiod. The Köppen climatic classification method, also employed in this work, showed no changes, remaining Cwa for both periods.

Objetivou-se com esta pesquisa, analisar a demanda hídrica em Minas Gerais, representada pela evapotranspiração de referência (ET0), durante o ano. Os valores de ET0 foram estimados pelo método de Penman-Monteith-FAO a partir de dados diários originados de registros de 42 estações climatológicas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) referentes a um período de 17 anos (1961 a 1978). No geral, os resultados mostraram que a ET0 é bastante variável em Minas Gerais, chegando a apresentar valores médios de 914 até valores de 1.677 mm ano-1. As maiores variações, tanto espaciais como temporais, são registradas no norte do Estado, onde também ocorrem os maiores valores de ET0. O Estado de Minas Gerais apresenta um déficit hídrico anual em aproximadamente 50% de sua área total. Os meses que apresentaram as maiores e menores demandas hídricas no Estado foram janeiro e junho, respectivamente. Em função da nítida distinção que apresentaram os dados de ET0 geoespacializados nas regiões do Estado de Minas Gerais, o conhecimento do correto valor da ET0 em cada localidade trará benefícios aos produtores no manejo da irrigação.

The knowledge of information that expresses the water requirement of the plants is a fundamental issue for the irrigation process. The objective of this research was to analyze the water requirement in Minas Gerais State, Brazil, represented by the evapotranspiration reference (ET0), during the year. The ET0 values were estimated through the Penman-Monteith-FAO method starting from daily data originated by the registration of 42 climatological stations of the Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) referring to a period of 17 years (1961 to 1978). In general, the results showed that the evapotranspiration reference is plenty variable in Minas Gerais, reaching medium values from 914 to 1.677 mm year-1. The largest variations, such as spatial and temporal, are registered in the north part of the State, where happen the greatest values of ET0. The Minas Gerais State presents a annual water deficit in approximately 50% of its total area. The months that presented the greatest and smallest water requirements in the State were January and June, respectively. According to the clear distinction that presented the data of mapping ET0 in the different regions in the Minas Gerais State, it becames obsvouly that the knowledge of the correct ET0 values in each locality will bring much benefit to farm-producers in the irrigation scheduling.

Realizou-se este trabalho com o objetivo de determinar as constantes "a" e "b" do modelo linear de Angstrom para estimativa da radiação solar global em Lavras, MG. O trabalho foi desenvolvido na Estação Climatológica Principal de Lavras (ECP-INMET/UFLA), localizada no campus da Universidade Federal de Lavras, no período de dezembro de 2001 a novembro de 2002, a partir de dados diários de insolação e de dados de radiação solar global. Por análise de regressão, obtiveram-se as constantes a e b, parâmetros de regressão do modelo que caracterizam a transmitância atmosférica. A equação obtida com os valores médios analisados, Qg/Qt = 0,23 + 0,49 n/N apresentou coeficiente de determinação médio de 0,89. Os resultados foram menores que os sugeridos pela literatura, obtidos em função da latitude do local onde não são disponíveis os coeficientes. De acordo com os resultados encontrados, pode-se indicar os valores de 0,23 e 0,49, respectivamente, como " a" e "b", para serem utilizados na equação de Angstrom nas estimativas de radiação solar global para Lavras, MG.

The objective of this work was the determination of the "a" and " b" constants of the Angstrom linear model in order to estimate the global solar radiation in Lavras, MG. The work was carried out in the Climatological Station of Lavras (ECP/INMET/UFLA), at the Federal University of Lavras, from December 2001 to November 2002, through insolation daily data and global solar radiation daily records. The "a" and " b" constants, that express the atmospheric transmitance, were obtained by regression analysis of those data. The obtained equation, Qg/Qt = 0,23 + 0,49 presented a determination coefficient of 0,89. The results are smaller than those suggested by the recomendations that uses the local latitude. According to the results, its possible to indicate the values of 0,23 and 0,49 to be used as the "a" and " b" constants on the Angstrom equation to estimate the global solar radiation in Lavras, MG.