ABSTRACT Dielectric sensors have been largely used to monitor soil water content due to their practicality and viability to automation. However, researches have been pointed out the sensitivity of those sensors under saline conditions. The aim of this paper is to analyze the influence of electrical conductivity of the solution applied on soil (ECw) on the volumetric water content estimated by the GS3 capacitance probe, on sandy soil. The experiment was carried out in pots at the Ben Gurion University of the Negev, Israel. The soil was artificially salinized withsaline solutions at increasing electrical conductivities (ECw: 0.31, 2.5, 4.35, 8.75,16.4and 23.6dS m-1) and soil volumetric water content (VWC: 0.11, 0.16, 0.24 and 0.32 m3 m-3). The volumetric water content of the soil estimated with the GS3 capacitance probe and the measured dielectric permittivity (Ka) was compared to gravimetric method. Solution EC w influenced the estimated soil volumetric water content, though the variation on salinity up to 8.75 dS m-1 did not have a significant effect on sensor calibration, which facilitates the use of GS3. However, it was found that for precise estimation of VWC in sandy soil a simple calibration should be performed. On the high salinity test, there was overestimation of soil volumetric water content, reaching values higher than saturation point. This indicates a limitation for GS3 sensor at EC w > 16.4 dS m-1.

RESUMEN Los sensores dieléctricos se han utilizado ampliamente para controlar la humedad del suelo, debido a la practicidad y la posibilidad de automatización. Sin embargo, los estudios indican la sensibilidad de esos sensores en condiciones salinas. El objetivo de este estudio fue analizar el efecto de la conductividad eléctrica de la solución (CE w ) en las estimaciones volumétricas de humedad del suelo con sensor capacitivo GS3, en suelo arenoso. El experimento se realizó en macetas en la Universidad Ben Gurion del Negev en Israel. Los tratamientos consistieron en soluciones salinas con conductividad eléctrica creciente (CE w : 0,31; 2,5; 4.35; 8,75, 16,4 y 23,6 dS m -1 ) y humedad volumétrica del suelo (VWC: 0,11; 0,16; 0,24 y 0,32 m 3 m -3 ). La humedad volumétrica estimada con el sensor capacitivo GS3 y la constante dieléctrica medida (Ka) se compafó con las obtenidas con el método gravimétrico. Las conductividades eléctricas de las soluciones influyeron en las estimaciones de la humedad volumétrica del suelo, aunque la variación en la salinidad de hasta 8.75 dS m -1 no tuvieron efectos significativos en la calibración del sensor, lo que facilita el uso de GS3. Sin embargo, se encontró que para una estimación precisa de la humedad volumétrica en suelo arenoso se debe realizar una calibración simple. En la prueba de alta salinidad, se sobreestimó la humedad volumétrica, alcanzando valores por encima de la humedad de saturación del suelo, lo que indica una limitación del sensor GS3 en condiciones de CE w > 16,4 dS m -1 .

ABSTRACT The use of crop modeling can be useful to understand the interactions between the soil-plant-atmosphere system. The objective of this study was to evaluate sensitivity analysis of the AquaCrop model parameters for wheat crop in the Campos Gerais Region. The varietie tested was TBIO Sinuelo in Castro, Ponta Grossa and Itaberá cities. The analyzed parameters refer to crop phenology, transpiration, biomass production, yield formation, stresses and soil management. The sensitivity analysis was realized varying individually each input parameter in the AquaCrop for the calculation of the Relative Sensitivity Index (SI). The most sensitive parameters of the AquaCrop were: reference harvest index (HIo); water productivity normalized for evapotranspiration and CO2 concentration (WP*); crop coefficient when canopy expansion is complete (KcTR,x); fertility levels; and maximum canopy cover (CCx). The higher sensitivity of HIo and WP* is because they are directly related to two main equations of AquaCrop, linked to the estimates of dry above-ground biomass and yield formation, respectively. The AquaCrop counts WP* reflecting directly on dry above-ground biomass production and on final grain yield. The canopy decline coefficient (CDC) presented considerable sensitivity only in Castro due to the longer duration of the phenological cycle. Fertility levels and saturated hydraulic conductivity (Ksat) in Castro was the least sensitive parameters in the analysis. soilplantatmosphere plant atmosphere system Region cities phenology transpiration formation management SI. SI . (SI) were (HIo) CO WP (WP*) KcTR,x KcTRx KcTR x (KcTR,x) CCx. CCx (CCx) aboveground above ground respectively CDC (CDC cycle Ksat (Ksat (SI (HIo (WP* (KcTR,x (CCx (WP

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar os dados estimados pela Nasa Power em relação aos medidos em estações meteorológicas de superfície, em diferentes climas, e verificar os efeitos destes dados na estimativa da evapotranspiração de referência (ETo). Para comparação, foram utilizados dados medidos em 21 estações meteorológicas de superfície, localizadas no Brasil, em Israel, na Austrália, em Portugal e nos Estados Unidos da América, representando diferentes tipos climáticos de acordo com Köppen. As seguintes variáveis climáticas foram analisadas diariamente: temperaturas máxima (Tmáx), média (Tméd) e mínima (Tmín) do ar; velocidade do vento; radiação solar incidente; e umidade relativa média do ar (URméd). A velocidade do vento apresentou as maiores variações e foi superestimada nos climas Cfb, BWh, BSh e Cfa. A Tméd e a velocidade média do vento foram estimadas com precisão nos climas Csa e BWh, enquanto a Tmáx e a Tmín foram subestimadas em 13 e 9 climas, respectivamente; a Tmín não apresentou resultados satisfatórios nos climas tropicais. Já a radiação solar incidente foi superestimada em todos os climas, exceto no BSh, mas apresentou os melhores indicadores estatísticos entre as variáveis analisadas. Os cenários em que a ETo foi estimada com o método Penman-Monteith e os dados da Nasa Power foram consistentes até para o tipo climático que apresentou a pior associação entre dados medidos e estimados. superfície ETo. . (ETo) comparação 2 Brasil Israel Austrália América Köppen diariamente Tmáx, , (Tmáx) (Tméd (Tmín URméd. URméd (URméd) Cfb BWh Cfa 1 respectivamente tropicais PenmanMonteith Penman Monteith (ETo (Tmáx (URméd

Abstract The objective of this work was to evaluate the data estimated by NASA Power in relation to that measured at surface weather stations under different climates, and to verify the effects of these data on reference evapotranspiration (ETo) estimation. For comparison, data measured at 21 surface weather stations, located in Brazil, Israel, Australia, Portugal, and the United States of America were used, representing different Köppen climate types. The following climatic variables were analyzed daily: maximum (Tmax), mean (Tmean), and minimum (Tmin) air temperatures; wind speed; incident solar radiation; and mean relative humidity (RHmean). Wind speed showed the highest variations and was overestimated in the Cfb, BWh, BSh, and Cfa climates. Tmean and mean wind speed were estimated accurately in the Csa and BWh climates, whereas Tmax and Tmin were underestimated in 13 and 9 climates, respectively; Tmin did not show adequate results in tropical climates. Incident solar radiation was overestimated in all climates, except in BSh, but presented the best statistical indicators among the analyzed variables. The scenarios in which ETo was estimated using the Penman-Monteith method and data from NASA Power were consistent even for the climate type that presented the worst association between measured and estimated data. climates (ETo estimation comparison 2 Brazil Israel Australia Portugal used types daily Tmax, , (Tmax) Tmean, (Tmean) (Tmin temperatures RHmean. RHmean . (RHmean) Cfb BSh 1 respectively PenmanMonteith Penman Monteith (Tmax (Tmean (RHmean

RESUMEN Los sistemas agrícolas pueden alterar las propiedades física e hidráulicas del suelo y, en consecuencia, su calidad. Nuestro objetivo fue determinar y asociar las propiedades física e hidráulicas de cuatro tipos de suelo bajo un sistema de siembra directa sobre rastrojo, localizados en la región subtropical de Brasil, así como crear un conjunto de datos disponibles que pueden ser utilizados en estudios posteriores. Fueron recolectadas muestras de suelo alteradas y inalteradas en tres camadas: 0,0 - 0,10 m; 0,10 - 0,25 m; y 0,25 - 0,40 m en seis localidades de los estados de Paraná y São Paulo. Fueron determinados la textura del suelo, la densidad aparente y de las partículas del suelo, la porosidad (total, macro y micro), la humedad volumétrica del suelo (punto de marchitez permanente y capacidad de campo), la capacidad de agua disponible y la conductividad hidráulica saturada. El promedio de la densidad aparente del suelo está dentro de limites considerados óptimos (1000 kg m(3 y 1400 kg m(3) de acuerdo con las clases texturales del suelo. El promedio de la porosidad total según los suelos estudiados (entre 0.47 m3 m-3 y 0.63 m3 m-3) se mantuvo próxima a la condición ideal para el desarrollo anual de la cultura en sistema de siembra directa sobre rastrojo. La proporción entre micro y macroporos fue de aproximadamente 2:1. El promedio de la capacidad del agua disponible del suelo ha variado entre 48 mm y 60 mm. La conductividad hidráulica saturada promedio fue clasificada como “moderada”. El manejo adoptado por más de 20 años en las áreas estudiadas no presentó alteración en las once propiedades físicas e hidráulicas del suelo, al compararlo con los límites normales establecidos en la literatura.

ABSTRACT Agricultural systems can alter the soil physical and hydraulic properties, and consequently its quality. We aimed to determine and associate the physical and hydraulic properties of four soil types under no-tillage system in the Subtropical region of Brazil, as well as to create a data set available to be explored by further studies. Disturbed and undisturbed soil samples were collected from three layers: 0.0 - 0.10 m; 0.10 - 0.25 m; and 0.25 - 0.40 m at six localities in the Paraná and São Paulo States. Soil texture, soil bulk density and particle density, porosity (total, macro and micro), volumetric water content (permanent wilting point and field capacity), available water capacity and saturated hydraulic conductivity were determined. The average soil bulk density was within 1000 kg m(3 to 1400 kg m(3, which is considered optimum for the respective soil textures. The average total porosity (between 0.47 m3 m-3 and 0.63 m3 m-3) was close to an optimal condition for annual crop development under no-tillage system. The proportion between micro and macropores was approximately 2:1. The average values of soil available water capacity ranged from 48 mm to 60 mm. The average for the saturated hydraulic conductivity was classified as “moderate”. The management adopted for more than 20 years in the studied areas did not bring about critical values for the eleven physical and hydraulic soil properties examined, when compared to acceptable ranges verified in literature.

Resumo Teve-se por objetivo no presente trabalho verificar a magnitude e tendência da evapotranspiração de referência horária (EToh), bem como associar e analisar as séries diárias de ETo (ETod) e a soma da ETo horária (ETo24h) em 24 h, estimada pelo modelo Penman-Monteith ASCE para o Estado do Paraná (tipos climáticos Cfa e Cfb). Dados de umidade relativa (UR), temperatura (T), radiação solar (Rs) e velocidade do vento (u2) foram obtidos de 25 estações meteorológicas do Instituto Nacional de Meteorologia, entre 01/12/2016 e 08/11/2018. As análises foram realizadas por meio de regressão linear e associações considerando a raiz quadrada do erro quadrado médio, coeficiente de correlação e índice de concordância. A tendência da EToh teve distribuição gaussiana, com valores mais altos entre as 12:00 e 14:00 h, com média máxima de 0.44 mm h−1 (para o clima Cfa) e 0.5 mm h−1 (em clima Cfb). A diferença média entre os valores de ETo24h e ETod foi pequena (5.1% para Cfa e 7.4% para Cfb), resultando em estreitas associações lineares. Os resultados obtidos indicam que a EToh tem bom potencial para ser utilizada no planejamento e manejo na área de engenharia de água e solo, no Estado do Paraná.

Abstract The objective of this study was to verify the magnitude and trend of hourly reference evapotranspiration (EToh), as well as associate and analyze daily ETo (ETod) series and the sum of hourly ETo (ETo24h) in 24 h, estimated with the Penman-Monteith ASCE model for Paraná State (Cfa and Cfb climate type). Relative humidity (RH), temperature (T), solar radiation (Rs) and wind speed (u2) data were obtained from 25 meteorological stations from the National Meteorological Institute (INMET), between December 1, 2016 to November 8, 2018. The analyzes were performed by linear regression and associations considering the root mean square error, correlation coefficient and index of agreement. The EToh trend has a Gaussian distribution, with the highest values between 12:00 p.m. and 2:00 p.m., with the maximum average being 0.44 mm h−1 (Cfa climate type) and 0.35 mm h−1 (Cfb climate type). The average difference between the ETo24h and ETod values was small (5.1% for Cfa and 7.4% for Cfb), resulting in close linear associations. The results obtained indicate that EToh has good potential to be used in planning and management in the field of soil and water engineering, in Paraná State.

Resumen Los valores de los atributos físico-hídricos del suelo para uso en modelos de simulación agrícola generalmente se obtienen usando métodos difíciles y demorados. El objetivo del presente trabajo fue analizar el desempeño del modelo AquaCrop para estimar la productividad de los cultivos soya y maíz en la región de los Campos Gerais (Brasil), de acuerdo con la opción de incluir los atributos físico-hídricos del suelo en el modelo. Las productividades reales de los cultivos y datos de entrada (suelo, clima, cultivo y manejo del suelo) se obtuvieron de las estaciones experimentales de la Fundación ABC, para los años cosecha entre 2006 y 2014. Se llevaron a cabo 64 simulaciones de productividad para soya (cuatro municipios) y 42 para maíz (tres municipios), evaluando escenarios de entrada de los datos del suelo en el AquaCrop de la siguiente manera: i) todos los atributos físico-hídricos del suelo medidos (estándar) y ii) sólo la clasificación textural del área (alternativo). Las productividades reales y simuladas se verificaron por análisis de regresión lineal simple e índices estadísticos (r, d, c). El escenario estándar obtuvo desempeños entre muy bueno y excelente (0.75<c≤1.0) para la soya y entre malo y excelente (0.40<c≤ 1.0) para el maíz. El escenario alternativo fue más variable, con desempeños entre pésimo y excelente (0.0<c≤1.0) para soya y entre pésimo y mediano (0.0<c≤0.65) para maíz. Utilizar solamente la clasificación de textura del suelo en el AquaCrop indicó una forma más fácil de estimar los rendimientos de los cultivos, pero los bajos desempeños pueden restringir estimativas de las productividades de los cultivos soya y maíz en Campos Gerais.

Abstract The values of the physical-water attributes of soils for use in agricultural simulation models are usually obtained using difficult and time-consuming methods. The objective of this study was to analyze the performance of the AquaCrop model to estimate soybean and maize crop productivity in the region of Campos Gerais (Brazil), with the option of including soil physical-water attributes in the model. Real crop productivities and input data (soil, climate, crop and soil management) were obtained from experimental stations of the ABC Foundation for the crop years 2006 to 2014. Sixty-four yield simulations were performed for soybean (four municipalities) and 42 for maize (three municipalities), evaluating input soil data scenarios of AquaCrop as follows: i) all soil physical-water attributes were measured (standard) and ii) the attributes were measured only using textural classification of the area (alternative). Real and simulated yields were verified by simple linear regression analyses and statistical indices (r, d, c). The standard scenario yielded performances between very good and excellent (0.75<c≤1.0) for soyb ean and b etween bad and excellent (0.40<c≤1.0) for maize. The alternative scenario was more variable, with performances between terrible and excellent (0.0<c≤1.0) for soybean and terrible and medium (0.0<c≤0.65) for maize. Using only the soil texture classification in AquaCrop indicated an easier way to estimate crop yields, but low performances may restrict estimates of soybean and maize yields in Campos Gerais.

Resumo A avaliação da produtividade das culturas com modelos de simulação pode ajudar na previsão de safras e no entendimento das interações resultantes do sistema solo-planta-atmosfera. Teve-se por objetivo no presente estudo calibrar e validar o modelo AquaCrop para a cultura do milho nas condições edafoclimáticas da região de Campos Gerais, Paraná, Brasil. As análises foram realizadas para a cultura do milho com dados de entrada do modelo (clima, cultura, solo e manejo do solo) obtidos na Estação Experimental da Fundação ABC, em Castro, Ponta Grossa e Socavão. O clima na região é subtropical úmido, com chuvas distribuídas uniformemente. O relevo varia de plano a suavemente ondulado. O período analisado no processo de calibração e validação compreendeu as safras de 2011 a 2016, e 2012 a 2016, respectivamente. Os dados utilizados na calibração do AquaCrop foram diferentes dos utilizados no processo de validação. Os rendimentos observados e simulados foram analisados em análises de regressão linear simples, erros absolutos e relativos, coeficiente de correlação (r) e índices concordância (d) e desempenho (c). A calibração do AquaCrop foi satisfatória nos locais estudados para a cultura do milho, obtendo erros absolutos variando de 6 a 121 kg ha–1. Os maiores erros de calibração ocorreram em Castro. Porém, os erros não foram suficientes para reduzir a performance no processo de validação para essa localidade. A validação do modelo resultou em desempenho “excelente” em todas as localidades avaliadas. O AquaCrop pode ser usado para prever a produção de milho com acurácia aceitável na região de Campos Gerais, Paraná, Brasil.

Abstract Crop productivity evaluation with models simulations can help in the prediction of harvests and in the understanding of the interactions resulting from the soil-plant-atmosphere continuum. The aim of this study was to calibrate and validate the AquaCrop model for maize crop in the edaphoclimatic conditions of Campos Gerais region, Paraná State, Brazil. The analyses were carried out for maize crop with model input data (climate, crop, soil and soil management) obtained from the ABC Foundation Experimental Station in Castro, Ponta Grossa and Socavão. The climate in the region is humid subtropical, with rainfall evenly distributed. The relief varies from flat to gently undulating. The period analyzed in the calibration and validation process comprised 2011 to 2016 and 2012 to 2016 harvests, respectively. The data used in the calibration of AquaCrop was different from those used in the validation process. Observed and simulated yields were evaluated by simple linear regression analyses, absolute and relative errors, correlation coefficient (r), concordance (d) and performance (c) indexes. The calibration of AquaCrop was satisfactory in the locations studied for maize crop, obtaining absolute errors varying from 6 to 121 kg ha–1. The highest calibration errors occurred in Castro. However, the errors were not enough to reduce the performance in the validation process for this localitie. The model validation resulted in “excellent” performance in all locations evaluated. The AquaCrop can be used to predict the maize yield with acceptable accuracy in the Campos Gerais Region, Paraná State, Brazil.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi calibrar e validar o modelo AquaCrop para a cultura de trigo (Triticum aestivum) na região dos Campos Gerais, no Sul do Brasil. Foram avaliadas cinco cultivares nas safras de 2007 a 2017. Os dados de entrada no AquaCrop - referentes a clima, cultura, solo e manejo do solo -, coletados em campo, foram obtidos do banco de dados da Fundação ABC e da literatura. De 35 a 43% do total das safras foram selecionadas para calibração, e as demais, para validação. A calibração foi realizada para os parâmetros mais sensíveis à penalização da produtividade potencial da cultura. As produtividades simuladas foram comparadas às observadas em campo por meio de análises de regressão linear simples, raiz quadrada do erro médio (RMSE), coeficiente de correlação de Pearson (r), índice de concordância (d) e índice de desempenho (c). A calibração apresentou bons resultados (RMSE ≤ 609,78 kg ha-1; r ≥ 0,72; d ≥ 0,80) para todas as cultivares e locais avaliados, mas a validação não teve o mesmo desempenho (c ≤ 0,46). O ajuste por tentativa, tendo-se considerado a faixa de parâmetros calibrados nas colheitas, indicou desempenhos “muito bom” e “excelente” (Supera e Quartzo, respectivamente) para as cultivares em Castro, e “ruim” a “excelente” em Ponta Grossa.

Abstract: The objective of this work was to calibrate and validate the AquaCrop model for the wheat (Triticum aestivum) crop in the Campos Gerais region, in Southern Brazil. Five cultivars were evaluated in the harvests from 2007 to 2017. The input data for AquaCrop - related to climate, crop, soil, and soil management -, collected in the field, were obtained from the database of Fundação ABC and from the literature. From 35 to 43% of total harvests were selected for calibration, and the remaining, for validation. Calibration was performed for the parameters most sensitive to crop potential yield penalty. The simulated yields were compared with those observed in the field through simple linear regression analysis, root mean square error (RMSE), Pearson’s correlation coefficient (r), the index of agreement (d), and the performance index (c). Calibration showed good results (RMSE ≤ 609.78 kg ha-1; r ≥ 0.72; d ≥ 0.80) for all assessed cultivars and locations, but validation did not have the same performance (c ≤ 0.46). The attempted adjustment, considering the range of calibrated parameters in the harvests, indicated “very good” and “excellent” performances (Supera and Quartzo, respectively) for the cultivars in Castro and “tolerable” to “excellent” in Ponta Grossa.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi definir os melhores métodos alternativos de estimativa de evapotranspiração de referência (ETo), para os principais tipos climáticos (Cfa e Cfb) do Estado do Paraná. Foram testados os métodos de Budyko, Camargo, Hargreaves-Samani, Linacre e Thornthwaite, os quais foram comparados com a ETo calculada com o método de Penman-Monteith ASCE (EToPM), entre 1986 e 2015, em oito estações meteorológicas. O desempenho dos métodos alternativos foi obtido por meio do coeficiente de determinação (R2), do índice “d” de concordância, do índice “c” de desempenho e da raiz quadrada do erro médio (RMSE). O método de Hargreaves-Samani tem melhor desempenho na estimativa da evapotranspiração de referência para os principais tipos climáticos do Paraná. O método de Camargo possibilita menores erros entre valores padrão de ETo, obtidos com o método Penman-Monteith, e os valores estimados. Os métodos de Thornthwaite, Linacre e Budyko não são adequados para estimar a ETo em nenhum tipo climático do Estado do Paraná.

Abstract: The objective of this work was to define the best alternative methods for estimating the reference evapotranspiration (ETo) in the main climatic types (Cfa and Cfb) of the state of Paraná, Brazil. The methods tested were Budyko, Camargo, Hargreaves-Samani, Linacre, and Thornthwaite, which were compared to the ETo calculated with the Penman-Monteith ASCE (EToPM) method, between 1986 and 2015, in eight meteorological stations. The performance of the alternative methods was obtained from the coefficient of determination (R2), index “d” of agreement, index “c” of performance, and root mean square error (RMSE). The Hargreaves-Samani method has a better performance in estimating the ETo for the main climatic types in the state of Paraná. The Camargo method allows smaller errors between the standard values of ETo, obtained with the Penman-Monteith method, and the estimated values. The methods of Thornthwaite, Linacre, and Budyko are not adequate to estimate the ETo in any climatic type of the state of Paraná, Brazil.

Resumo A escolha de métodos alternativos consistentes é essencial para a melhoria das estimativas da evapotranspiração de referência (ETo) em diferentes zonas climáticas. Devido ao desconhecimento dos métodos alternativos mais adequados para as condições climáticas paranaenses, teve-se por objetivo no presente trabalho testar e avaliar os principais métodos alternativos de estimativa da ETo (Thornthwaite - EToTH; Camargo - EToC; Hargreaves e Samani - EToHS; Linacre - EToL; and, Budyko - EToB) para os tipos climáticos subtropical (Cfb) e semi-árido (Bsh) no Brasil. As estimativas alternativas foram comparadas com a ETo estimada como o método de Penman-Monteith ASCE (EToPM) entre 1970 e 2015, a partir da temperatura máxima e mínima do ar (T), horas de brilho solar (n), umidade relativa média (UR) e velocidade do vento a dois metros de altura (U2). Análises de regressão linear simples entre a ETo estimada com os métodos alternativos vs EToPM para cada tipo climático analisado, foram utilizadas para a calibração dos métodos. O desempenho dos métodos calibrados e não calibrados foi obtido a partir do índice “d” de concordância, “c” de desempenho, raiz quadrada do erro médio (RMSE) e erro médio (EM). Os resultados demonstraram a importância da calibração dos métodos alternativos para a melhoria das estimativas nas condições climáticas brasileiras. Os melhores desempenhos foram observados para os métodos calibrados Hargreaves and Samani e Linacre para os tipos climáticos subtropical e semi-árido, respectivamente. Além disso, os métodos calibrados Linacre e Budyko mostraram-se particularmente robustos nos tipos climáticos subtropical e semi-árido, respectivamente, destacando a importância de medidas contínuas da variável T, utilizada na modelagem de EToL e EToB. Os resultados obtidos indicaram a necessidade da melhoria das estimativas alternativas da ETo, a partir da utilização de pequeno conjunto de variáveis disponíveis para os tipos climáticos subtropical e semi-árido no Brasil.

Abstract The choice of consistent alternative methods is essential for the improvement of reference evapotranspiration (ETo) estimation for different climatic regions. Due to a critical gap in knowledge concerning the most adequate alternative ETo methods for the climatic conditions in Paraná, Brazil, this study aimed to test and to evaluate the main estimation alternative methods (Thornthwaite - EToTH; Camargo - EToC; Hargreaves and Samani - EToHS; Linacre - EToL; and, Budyko - EToB) for the subtropical (Cfb) and semi-arid (Bsh) climate types in Brazil. We compared our results with standard EToPM (Penman-Monteith) estimated between 1970 and 2015, using the minimum and maximum air temperature (T), sunshine hours (n), relative humidity (RH) and wind speed (U2). Least square regression analysis of ETo estimated by alternative methods vs EToPM were used to calibrate the methods for each analyzed climate type. The performance of calibrated and noncalibrated methods was evaluated by index of agreement “d” and performance “c”, root mean square error (RMSE) and mean error (ME). Our results showed the importance of calibration process of alternative methods for the improvement of ETo estimations in Brazil. The Hargreaves and Samani and Linacre calibrated methods showed better performance in the subtropical and semi-arid climates, respectively. Also, the Linacre and Budyko calibrated methods were particularly robust in subtropical and semi-arid climates, outlining the importance of continuous measurements of T used in the EToL and EToB modeling effort. The results presented here showed the importance to calibrate the alternative methods on ETo estimations and outlined the need for improvement and proposition of new ETo methods based on a limited number of climatic variables commonly available in subtropical and semi-arid climates in Brazil.

RESUMO Objetivou-se no presente trabalho caracterizar os atributos físico-hídricos do solo e quantificar, em um ano, as componentes de um balanço hídrico, realizado para Floresta Ombrófila Mista em Latossolo Vermelho Amarelo, textura arenosa, em Telêmaco Borba - PR. O experimento foi instalado na Fazenda Monte Alegre, pertencente à empresa Klabin Florestal, em área com mata nativa em estado avançado de regeneração. Foram caracterizados os seguintes atributos físicos do solo: massa específica, condutividade hidráulica saturada, curva de retenção da água, porosidade de aeração e capacidade de água disponível (CAD). As amostras indeformadas foram coletadas em uma trincheira, em cinco camadas. As amostras deformadas foram retiradas semanalmente, em oito pontos dentro da área experimental, em cinco camadas. Os valores de umidades do solo e precipitação interna foram coletados e registrados semanalmente ao longo do ano. O armazenamento de água no solo foi calculado empregando a regra do trapézio. A drenagem interna (D) e a ascensão capilar (AC) foram estimadas com a equação de Darcy-Buckingham. Os valores de massa específica, micro, macro e porosidade total do solo enquadraram-se nas faixas consideradas adequadas para solos de textura arenosa. O solo apresentou alta condutividade hidráulica, característica de solos bem drenados. Em média, o armazenamento não atingiu o ponto de murcha permanente ao longo do ano. A D média foi maior nos meses com maior precipitação, sendo o valor total anual médio de 94,9 mm ano-1. O valor médio da evapotranspiração real foi de 1355,9 mm ano−1, média de 3,7 mm dia−1.

ABSTRACT The objective of this study was to characterize the soil physical and hydric attributes and quantify, in one year, the water balance components, carried out for Native Ombrophylous Forest, in an OXISOL, sandy texture, in Telêmaco Borba - PR state. The experiment was held at Monte Alegre Farm, which belongs to the company Klabin Florestal, the area was under native forest in an advanced state of regeneration. The following physical and hydric attributes were characterized: bulk density, saturated hydraulic conductivity, soil water retention curve, aeration porosity and total available water (TAW). The undisturbed samples were collected in a trench, in five depths. The disturbed samples were collected weekly, in eight different points inside the experiment area, in five depths. The values of soil moisture and internal precipitation were collected and registered throughout the year. The soil water storage was calculated using the trapezoidal rule. The internal drainage and capillary rise were estimated by using the Darcy-Buckingham equation. The values of the bulk density, micro, macro and total porosity of the soil are classified in the range considered adequate for soils with sandy texture. The soil presented a high hydraulic conductivity, which is a characteristic of well drained soils. In average, the storage did not reach the permanent wilting point throughout the year. The average deep drainage was bigger throughout the months with more precipitation, the value being an average of 94.9 mm year-1. The average value of the real evapotranspiration was 1355.9 mm year−1, an average of 3.7 mm day−1.

RESUMO Teve-se por objetivo no presente trabalho quantificar e comparar as componentes do balanço hídrico em um Latossolo, ao longo de um ano, para diferentes densidades de plantio de Pinus taeda, em Telêmaco Borba, Paraná. O experimento foi instalado na Fazenda Monte Alegre, pertencente à Empresa Klabin, em um plantio com seis anos de idade, em Latossolo Vermelho A moderado de textura argilosa. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro repetições e cinco tratamentos, sendo: T100 (100% de cobertura - plantio padrão); T75 (75%); T50 (50%); T25 (25%); e T0 (sem cobertura - corte raso). O armazenamento da água no solo e evapotranspiração real da cultura foram determinados em um balanço hídrico do solo (BHS), calculado a partir de valores medidos de suas componentes, com periodicidade semanal. Em média, nenhum tratamento atingiu ao longo do ano os armazenamentos na capacidade de campo ou ponto de murcha permanente. O valor total médio da drenagem profunda foi de 100,2 mm ano-1, sendo que os maiores valores ocorreram nos tratamentos T100 e T75. A menor densidade populacional (T25) proporcionou maior evapotranspiração real (ETr), devido ao crescimento das árvores de Pinus taeda remanescentes. A maior evapotranspiração ocorreu em setembro devido à retomada do crescimento do Pinus taeda.

ABSTRACT This study aimed to quantify and compare water balance components over the course of a year for different Pinus taeda planting densities in an oxisol in southern Brazil. This experiment was conducted on 6-year-old trees in a clay oxisol at the Monte Alegre Farm, a property of the Klabin Company. The experimental design was a randomized block with four replicates and five treatments with different amounts of soil coverage: T100 (100% coverage - standard planting coverage); (T75, 75; T50, 50; and T25, 25%), and; T0 (without cover - clearcutting). The soil water storage and actual evapotranspiration under non-standard conditions were determined in a weekly estimated soil water balance (SWB) with measured components. By the end of the year, the treatments had not reached field capacity or wilting point storage. The average value of total downward drainage was 100.2 mm, and the highest values occurred in the T75 and T100 treatments. The lowest population density (T25) had the highest actual evapotranspiration (ETr), due to the growth of the remaining Pinus taeda trees. The highest evapotranspiration occurred in September, due to the resumption of Pinus taeda growth.

RESUMO Teve-se por objetivo, neste trabalho, avaliar as disponibilidades sazonal e espacial da biomassa residual da colheita das principais culturas de grãos, na região dos Campos Gerais, PR, estimar o potencial teórico de produção de energia elétrica a partir desses resíduos, bem como identificar os municípios da região com maior potencial para instalação de termelétricas movidas a biomassa. Dados de produtividade de milho, soja, trigo, cevada, aveia branca e aveia preta foram obtidos, na Secretaria de Agricultura do Paraná, para as safras 2008/2009 e 2009/2010 e, a partir do índice e do calendário de colheitas, estimou-se a produção e sazonalidade da biomassa residual das culturas analisadas. Foram coletadas amostras de biomassa destas espécies e determinou-se o poder calorífico superior (PCS) e o potencial teórico de produção de energia elétrica a partir dos resíduos quantificados. Os Campos Gerais do Paraná produziram 3.862.130 (2008/2009) e 4.107.932 Mg ha−1 (2009/2010) de biomassa residual total com o cultivo das seis culturas. A disponibilidade de biomassa concentra-se em março e abril (aproximadamente 60%), sendo inexpressiva em dezembro, janeiro e entre junho e agosto. A biomassa residual da colheita de grãos apresentou PCS comparável ao de espécies florestais e potencial total de produção de energia de 3.932 (2008/2009) e 4.185 GWh ano−1 (2009/2010). Dos municípios analisados, Tibagi e Castro são os mais promissores para a instalação de termelétricas movidas a biomassa, por apresentarem maior produção e melhor distribuição sazonal dos resíduos.

ABSTRACT This study aimed to evaluate the seasonal and spatial availability of harvesting residual biomass of the main grain crops in the region of Campos Gerais - PR, estimate the theoretical potential to electricity production from these residues, as well as identify cities in the region with greater potential for installation of biomass-fueled thermoelectric . Yield data of corn, soybean, wheat, barley, oat and black oat were obtained from the Secretary of Agriculture of Paraná, for the seasons 2008/2009 and 2009/2010, and through the index and harvest calendar, the production and seasonality of total residual biomass of these crops were estimated. Biomass samples were collected from these species and their higher heating value (HHV) and theoretical potential to electricity production were determined. Campos Gerais produced 3.862.130 (2008/2009) and 4.107.932 Mg ha-1 (2009/2010) of total residual biomass with the six crops evaluated. The availability of biomass was concentrated in March and April (about 60%), being negligible in December, January and between June and August. The residual biomass of harvesting grain showed an HHV comparable to forest species, with a total potential energy production of 3.932 (2008/2009) and 4.185 GWh year(1 (2009/2010). Among the cities, Tibagi and Castro are the most promising for the installation of a biomass-fueled thermoelectric , due to their larger production and better seasonal distribution of residuals.

RESUMO: O uso do solo fora da sua aptidão agrícola e a pouca cobertura vegetal na bacia hidrográfica prejudicam a qualidade da água utilizada para irrigação, podendo disseminar bactérias patogênicas do grupo coliformes. O objetivo do presente trabalho foi relacionar a qualidade da água de irrigação como uso do solo (intensidade e tipo de uso) e precipitação pluviométrica, em uma região produtora de hortaliças de São José dos Pinhais, Paraná. As coletas ocorreram mensalmente no ano de 2013, em dois reservatórios e uma nascente preservada. Após as coletas, as amostras foram refrigeradas em caixas de isopor e posteriormente procedeu-se às análises de coliformes totais e termotolerantes. Os resultados do efeito do uso do solo foram analisados em árvores de probabilidade. O maior uso do solo e a precipitação pluviométrica semanal acima da média aumentam a probabilidade dos coliformes termotolerantes estarem acima do permitido pela legislação. Para o período analisado e considerando os coliformes termotolerantes, apenas a água de um dos reservatórios estudados está de acordo com a legislação para ser utilizada para irrigação de hortaliças que são consumidas cruas. Os resultados obtidos são um indicativo para o poder público local quanto à necessidade da preservação ambiental e da conservação da qualidade da água na região.

ABSTRACT: Land use outside its agricultural potential and low vegetation cover in the watershed impair the quality of water used for irrigation and may contribute to the spread of pathogenic coliform bacteria. The objective of this study was to relate the quality of irrigation water with the intensity and type of land use and the rainfall in a vegetable-producing region of São José dos Pinhais, Paraná. Water samples were collected monthly in 2013 from two reservoirs and one preserved source. After collection, the samples were chilled in Styrofoam boxes and transported to the laboratory for analyses of the total and thermotolerant coliforms. Effect of land use was analyzed by probability estimation trees. High land use and weekly above average rainfall increased the probability of thermo tolerant coliforms exceeding the limit allowed under legislation. In regards to thermo tolerant coliforms in the analyzed period, the water from only one reservoir was in accordance with the legislation for the quality of water to irrigate vegetables that are consumed raw. Results of this study are an alert to the local government for the necessity of environmental preservation to maintain the water quality of the county.

RESUMO Modelos de produção precisam ser testados em diferentes locais, para serem utilizados como instrumento de planejamento agrícola. Avaliaram-se, ao longo de nove ciclos de cultivo, as relações hídricas e o desempenho de modelos de produção águacultura, na estimativa da produtividade de cana-soca, em Paranavaí (PR). Estimou-se a evapotranspiração de referência e real da cultura, armazenamento de água no solo, deficiência e excedente hídrico. Os modelos de "Stewart" e "Jensen" obtiveram os melhores desempenhos para estimar a produtividade de cana-soca. Adisponibilidade hídrica na primeira fase de desenvolvimento da cana-soca exerce a maior influência na produtividade.

ABSTRACT Production models need to be tested at different locations to be used as an agricultural planning tool. Hydric relations and performances of water-crop production models were used to estimate ratoon sugarcane yield along nine production cycles, in Paranavaí, Paraná State, Brazil. The crop reference and real evapotranspiration, soil water storage, water deficit and surplus were evaluated. The "Stewart" and "Jensen" models showed the best performance to estimate ratoon sugarcane yield. Water availability in the first development phase of ratoon sugarcane has the greatest influence on yield.