ABSTRACT A literature review on artificial intelligence in irrigation management was performed, using the Systematic Literature Review (SLR) method with explicit search criteria. More than 45,000 complete titles in 130 reference bases were consulted at once. A total of 38 primary studies were selected, which formed the basis of this review. The findings showed increasing use of Artificial Neural Networks (ANN) fed with climate and soil sensor data for irrigation management solutions. ANNs have been the most popular choice for solutions that require machine learning techniques. Fuzzy-logic-based technologies stood out in Decision Support Systems (SSD). Hybrid neuro-fuzzy approaches manage the best aspects contained in each of the two techniques (ANN and fuzzy logic). Moreover, autonomous wireless and networked sensors have been the most often used. Good chances of developing solutions for irrigation management point to the growing application of ANN-based machine learning, Support Vector Machine (SVM), and Random Forests techniques, using wireless sensor networks and computer vision with remote sensing images.

ABSTRACT This study was carried out to determine the evapotranspiration (ETc) and crop coefficients (Kc) for four stages of “Caatingueiro” corn under the climate condition of Seropédica, RJ, Brazil, using weighing lysimeters. The field trial occurred in 2015, from March 18 to June 25, in two areas cultivated with “Caatingueiro’ corn intercropped with jack bean and in monoculture. The reference evapotranspiration (ETo) was estimated by the FAO-56 Penman-Monteith model and the Kc values were determined by the ratio between ETc and ETo. The Kc values obtained for the intercropping and monoculture systems, were respectively: 0.78 (I); 1.01 (II); 1.10 (III) and 1.01 (IV), and 0.62 (I); 0.92 (II); 1.27 (III) and 0.81 (IV), and they were different from the values presented by FAO.

RESUMO Objetivou-se, neste trabalho, determinar a evapotranspiração (ETc) e os coeficientes de cultivo (Kc) para as quatro fases de desenvolvimento do milho Caatingueiro nas condições edafoclimáticas de Seropédica, RJ, utilizando lisímetros de pesagem. O experimento foi realizado de 18/03 a 25/06/2015, em áreas cultivadas com o milho Caatingueiro consorciado com feijão-de-porco e em monocultivo. A evapotranspiração de referência (ETo) foi estimada pela metodologia Penman-Monteith FAO-56 e os valores de Kc determinados pela razão entre ETc e ETo. Os valores de Kc para o consórcio e o monocultivo foram, respectivamente: 0,78 (I); 1,01 (II);1,10 (III) e 1,01 (IV) e 0,62 (I); 0,92 (II); 1,27 (III) e 0,81 (IV) que se diferenciaram dos valores apresentados pela FAO.

Este trabalho teve por objetivo avaliar a dinâmica da ocupação do uso do solo cultivado com a cultura da cana-de-açúcar nos seis principais municípios produtores da região Norte Fluminense - RJ, entre o período de 1984 a 2007. Foram utilizadas 18 imagens do sensor TM-Landsat, técnicas de interpretação visual e de Modelo Linear de Mistura Espectral (MLME), para gerar mapas temáticos das áreas ocupadas com a cultura. Com base nesses mapas, foi possível analisar a espacialização das áreas de cana e quantificá-las em cada município. Dos resultados obtidos, pode-se concluir que, entre os anos de 2004 a 2007, ocorreu um decremento total na área ocupada com a cultura, em 43.308,33 ha. A partir do ano de 2000 até 2007, houve um incremento de 24.422,72 ha, principalmente nos municípios de Campos dos Goytacazes, São Francisco de Itabapoana e Cardoso Moreira. Os resultados indicam que o uso do MLME permitiu um mapeamento mais exato das áreas ocupadas com cana-de-açúcar.

This study aimed to evaluate sugarcane growth dynamics occupation in land cultivated at six major cities of the North Fluminense, Rio de Janeiro, from 1984 to 2007. Eighteen images of Landsat TM sensor, visual interpretation and linear spectral mixing model (MLME) were used to generate thematic maps of sugar cane plantation spatial distribution and quantification. Based on these maps was possible to analyze the sugarcane field spatial distribution quantifying them in each municipality. The results indicated that between the years 2004 to 2007, there was a decrement in the total area occupied by the culture in 43,308.33 ha and, from 2000 to 2007 and increase of 24,422.72 ha, mainly in the Campos dos Goytacazes, São Francisco de Itabapoana and Cardoso Moreira municipalities. The MLME used allowed a real live mapping of the sugarcane areas.

Teve-se como objetivo neste trabalho, determinar o coeficiente de resposta ao déficit hídrico na produção de frutos comerciais e totais do mamoeiro, cultivado na região Norte do Estado do Rio de Janeiro. O experimento foi realizado na área de convênio UENF/PESAGRO-RIO, no município de Campos dos Goytacazes, RJ, no período de 25/04/2006 a 18/05/2007, utilizando-se o mamoeiro cultivar Híbrido UENF/CALIMAN01 e um delineamento em blocos casualizados, com cinco tratamentos, correspondendo às reposições de 50% (T1), 75% (T2), 100% (T3), 125% (T4) e 150% (T5) da evapotranspiração de referência (ETo), com quatro repetições. A máxima produção comercial real da cultura, aos 13 meses de cultivo e com quatro meses de colheita, foi de 38,78 t ha-1 (T3) e a máxima produção total real encontrada foi de 49,42 t ha-1 (T5). O mamoeiro cultivar Híbrido UENF/CALIMAN01 conduzido até os 13 meses de cultivo e com quatro meses de colheita, apresentou um coeficiente de resposta de produção (ky) para frutos comerciais de 1,4581 e para produção total um coeficiente igual a 0,5674.

The objective of this study was to determine the response coefficient to water stress in the commercial and total yield of papaya fruits grown in the northern region of the State of Rio de Janeiro. The experiment was conducted in an area of UENF/PESAGRO-RIO in the municipality of Campos dos Goytacazes, Rio de Janeiro, from 25/04/2006 to 18/05/2007, using the papaya cultivar Hybrid UENF/CALIMAN01. The experiment had a randomized block design with five treatments [replacement of reference evapotranspiration (ETo) by 50% (T1), 75% (T2), 100% (T3), 125% (T4) and 150% (T5)], with four replications. The highest real commercial yield of the crop after 13 months of growth and four harvest months was 38.78 t ha-1 (T3) and the highest total real yield was 49.42 t ha-1 (T5). After 13 months of growth and 4 harvest months of the papaya cultivar Hybrid UENF/CALIMAN01 the response coefficient for commercial fruit yield (ky) was 1.4581 and 0.5674 for total yield.

O trabalho teve como objetivos determinar a evapotranspiração da cultura (ETc) e o coeficiente da cultura (Kc) para o mamoeiro (Carica papaya L.). O experimento foi realizado na área de convênio UENF/PESAGRO-RIO, no município de Campos dos Goytacazes - RJ, no período de 25-4-2006 a 20-8-2007, utilizando o mamoeiro cultivar Híbrido UENF/CALIMAN01. Para a determinação da ETc e do Kc, foi utilizado lisímetro de pesagem com área superficial de 6 m². A evapotranspiração de referência (ETo) foi estimada pelo método de Penman-Monteith (FAO). A evapotranspiração máxima da cultura foi de 2,9 mm dia-1, aos 229 dias após o transplantio (DAT), sendo a evapotranspiração média da cultura, em todo o período, de 1,8 mm dia ¹. O valor do Kc do mamoeiro variou linearmente de 0,63 até 1,05, do transplantio até 206 DAT. Após esse período, a variação do Kc relacionou-se inversamente com o diâmetro de copa, reduzindo-se ao valor médio mínimo de 0,81, aos 300 DAT. Considerando todo o período em estudo, obteve-se Kc médio de 0,87.

This study aimed to determine the crop evapotranspiration (ETc) and the crop coefficient (Kc) for of UENF/CALIMAN01 papaya hybrid (Carica papaya L.). The experiment was conducted in an area of UENF/PESAGRO-RIO, in Campos dos Goytacazes, RJ, Brazil, from 4-25-2006 to 8-20-2007. To determine the ETc and Kc, a weighing lysimeter (6 m²) was used. The reference evapotranspiration (ETo) was determined by the Penmam-Monteith (FAO) method. The maximum crop evapotranspiration was of 2.9 mm day-1, 229 days after the transplant (DAT), and the medium crop evapotranspiration during the experiment was of 1.8 mm day-1. The value of crop coefficient (Kc) varied linearly from 0.63 to 1.05, the transplant to 206 DAT. After this period, the variation of Kc presented inversely relation with the canopy diameter, being reduced to a value medium minimum of 0.81, to 300 DAT. Considering the whole period of study, it was obtained an average Kc of 0.87.

Este trabalho teve como objetivo estudar os efeitos de diferentes lâminas de irrigação e de doses de potássio sobre a produtividade e a qualidade dos frutos do mamoeiro cultivar Golden. O experimento foi realizado em área de produção agrícola comercial, localizada em Linhares - ES. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com arranjo em parcela subdividida, com três repetições. Os tratamentos foram compostos por cinco lâminas de irrigação, na parcela, e quatro doses de potássio, na subparcela, totalizando 20 tratamentos. As cinco lâminas de irrigação programadas foram de 50; 70; 90; 110 e 130% da ETo, e as quatro doses de potássio foram de 30; 42; 54 e 66 g de K2O por planta ao mês. Os elevados índices pluviométricos no período experimental (fevereiro-2005 a junho-2006) excederam em muito as necessidades hídricas das plantas, interferindo nos tratamentos, não permitindo variação significativa nas variáveis analisadas, principalmente em função das lâminas aplicadas. Durante os 11 meses e 21 dias de colheita, a produtividade média da cultivar Golden foi de 79,4 t ha-1, com média de 96 frutos por planta, que, no estádio I de maturação, apresentavam massa de 404 g, teor médio de SST de 10,11 ºBrix e firmeza da polpa e do fruto de 79,80 N e 126,19 N, respectivamente.

This work aimed to study the effects of different irrigation depths and potassium doses on yield and fruit quality of papaya cv Golden. The experiment was carried out in an area of commercial and agricultural production situated in Linhares - ES, Brazil. The design employed was randomized blocks, arranged in subdivided parcels and having three replications. The treatments consisted of five irrigation depths in the parcel and four potassium doses in the subparcel, totalizing 20 treatments. The five programmed irrigation depths were 50; 70; 90; 110 and 130% of the reference evapotranspiration and the four potassium doses were 30; 42; 54 and 66 g of K2O plant-1month-1. The high rainfall rates in the experimental period (February-2005 to June-2006), greatly overcame the plant water requirements, interfering in the treatments, not allowing significant variation in the variables analyzed, particularly in function of the applied depths. During the 11 months and 21 days of harvest, the average yield was 79.41 t ha-1, with an average of 96 fruits per plant which, in the first stage of ripening, presented a mass of 404 g, average total soluble solids content (SST) of 10.11 ºBrix and pulp and fruit firmness of 79.80 N and 126.19 N, respectively.

A evapotranspiração de uma cultura é uma das principais informações exigidas para o manejo de irrigação e para fins de planejamento do uso da água. Dentre as abordagens disponíveis para a estimativa do consumo de água pelas plantas, destaca-se o uso de coeficientes de cultura (Kc) associados a estimativas da evapotranspiração de referência (ETo). Buscou-se determinar, aqui, os valores de Kc para as diferentes fases fenológicas do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.), cultivar em lançamento UENF-47, através da utilização de um lisímetro de pesagem e compará-los com os valores propostos pela FAO 56. Concluiu-se que as equações de ajustamento propostas por Allen et al. (1998) se mostraram eficientes para a correção e ajustamento dos coeficientes culturais obtidos neste experimento e que os coeficientes culturais das fases 3 (Kc méd) e 4 (Kc fim) sugeridos também por Allen et al. (1998) se ajustaram bem às condições de cultivo do feijoeiro cultivado no período de outono/inverno, em Campos dos Goytacazes, RJ.

The evapotranspiration of a crop is one of the main information required for proper irrigation management and to develop an efficient water usage plan. Among the methods to estimate the amount of water that is consumed by plants, the use of crop coefficients (Kc), associated with estimates of the reference evapotranspiration (ETo), stands as one of the most promising. This work aimed to deterime the values of Kc for different phenological phases of common bean plants (Phaseolus vulgaris L.) of the cultivar UENF-47. Determination of Kc values was performed using a weighing lisimeter and results were compared with values obtained through the FAO 56 standard. Results showed that the adjustment equations proposed by Allen et al. (1998) were adequate for fitting the values of Kc obtained in this experiment. It has been shown that the crop coefficients for phenological phases 3 and 4 proposed by Allen et al. (1998) are adequate for the conditions of crop growth observed in Campos dos Goytacazes, Rio de Janeiro state, Brazil, during the autumn/winter period.

O desenvolvimento de modelos dielétricos universais para se estimar o teor de água de grãos e sementes é, atualmente, uma das principais tendências da engenharia de desenvolvimento de protótipos de medidores on-line. Esses modelos permitem a utilização de um único algoritmo, construído a partir de um mesmo tipo de função de calibração, para se calcular o teor de água de grãos em movimento sem a influência do fluxo de massa. No presente trabalho avaliou-se o desempenho de um modelo dielétrico originalmente desenvolvido para freqüências de microondas para estimar o teor de água em sementes de feijão on-line e que foi derivado de uma função do tipo zeta = F{épsilon"/[épsilon'(a fépsilon'-épsilon"]}, em que épsilon' e épsilon" representam a permissividade elétrica relativa e o fator de perda dielétrica dos grãos, respectivamente, e a f é uma constante que depende apenas da freqüência de oscilação. A medição dos parâmetros dielétricos foi feita utilizando-se amostras de feijão com teor de água no intervalo 11,5% b.u. < U < 20,6% b.u. e massa específica entre 756 e 854 kg m-3. A adaptação, para radiofreqüências, do modelo dielétrico derivado a partir da função zeta, permitiu estimar-se o teor de água do feijão (13,4% b.u. < U < 19,5% b.u.) com erro padrão da estimativa e erro máximo de 0,6 e 1,4 pontos percentuais, respectivamente.

The development of universal dielectric models to estimate the moisture content of grains and seeds is one of the main trends in the field of engineering for the production of on-line moisture meter prototypes. These models allow the use of a single algorithm, derived from a unique calibration equation, to calculate moisture content of moving grain independently of bulk density or mass flow rate. In this paper, the performance of a dielectric model originally developed for microwave frequencies has been assessed for estimating moisture content of common bean seeds at radiofrequencies. The model was derived from the following function, zeta = F{epsilon"/[epsilon'(a fepsilon'-epsilon"]}, in which epsilon' e epsilon" are the relative permittivity and dielectric loss factor, respectively, and af is an extrinsic parameter dependent on the frequency of oscillation. Measurement of dielectric parameters was performed using samples varying in moisture content from 11.5 to 20.6% w.b., and bulk densities in the range from 756 e 854 kg m-3. The adaptation to radiofrequencies of a microwave dielectric model derived from the density independent function zeta produced a model capable of estimating the moisture content (w.b.) of common bean seeds with a standard error of estimate and maximum error of 0.6 and 1.4 percentage points.

A potencialidade de um pólo de fruticultura irrigada no Norte Fluminense é enorme, dada a região apresentar muitas vantagens. Entretanto, a viabilidade de um sistema de produção dependerá do adequado manejo do mesmo, carecendo de análises econômicas dos insumos aplicados e dos resultados obtidos para estabelecer uma diretriz. Baseado nessas premissas, o objetivo deste trabalho foi avaliar o manejo da água a aplicar por meio de análises econômicas das funções de resposta (água x produção) e, ainda, considerando os diferentes mercados a atingir, nacional e internacional. Foi montado um experimento com diferentes lâminas de irrigação na cultura do mamão, com a cultivar "Improved Sunrise Solo 72/12", plantada em fileiras duplas, com espaçamento 3,6 x 2,0 x 2,0 m. Foi utilizado um sistema de irrigação por microaspersão com vazão e pressão de 9,7 x 10-3 L s-1 e 150 kPa, respectivamente. Os níveis de irrigação aplicados foram em função da evapotranspiração de referência (ET0), ou seja, 0; 40; 80; 120; 160; 200 e 240% da ETo. Os resultados encontrados, no período de 16 meses, permitiram estimar que as lâminas ótimas econômicas (precipitação + irrigação) foram de 2.818 e 2.832 mm, correspondendo a 45,4 e 35,5 t ha-1 de produtividade do mercado nacional e internacional, respectivamente.

The potentiality of irrigated horticulture pole in the Northern Fluminense is enormous, as the region presents a lot of advantages. However, the viability of the production system will depend on its appropriate management, lacking economical analyses of the applied inputs and results obtained to settle down a guideline. Based on those premises, this work aims to evaluate the appropriate water management to be applied through economical analyses of the answer functions (water x production) and, moreover, considering the different markets to be reached, mainly national and international. An experiment was set up with different irrigation sheets in papaya crop, with "Improved Sunrise Soil 72/12" cultivar, in double arrays with spacing of 3.6 x 2.0 x 2.0 m. A microsprinkler irrigation system was used, with flow and pressure equal to 9.7 x 10-3 L s-1 and 150 kPa, respectively. The applied irrigation levels, as function of the reference evapotranspiration (ET0), were 0; 40; 80; 120; 160; 200 and 240% of ET0. The obtained results, in the period of 16 months, allowed to estimate that the best economical dephts (rain + irrigation) were equal to 2,818 and 2,832 mm, corresponding to 45.4 and 35.5 t ha-1 of the national and international market production, respectively.

Sensores capacitivos operando em radiofreqüências são considerados ferramentas mais adequadas para a estimativa on-line do teor de água de grãos por meio de sua utilização na medição da permissividade elétrica relativa (épsilon') e do fator de perda dielétrica (épsilon'') desses produtos. No entanto, devido à impossibilidade de controlar o fluxo de massa de grãos em movimento, há que se buscar soluções para a redução da influência da massa específica aparente (ro) nos resultados obtidos com esse tipo de sensor, em que a melhor alternativa tem sido a utilização de modelos dielétricos que correlacionem épsilon' e épsilon'' ao teor de água e que sejam independentes de ro. Sendo assim, o objetivo desse trabalho consistiu na avaliação do grau de acurácia dos resultados, calculados a partir de três funções derivadas da função [(épsilon'-1)/épsilon"] na determinação on-line do teor de água de sementes de feijão em movimento. O melhor desempenho foi obtido com o modelo que utiliza duas freqüências e foi derivado a partir da combinação da função [(épsilon'-1)/épsilon"]/ [(2<FONT FACE=Symbol>Öe</FONT>')/(1+<FONT FACE=Symbol>Öe</FONT>')] com o ln(épsilon"), permitindo estimar-se o teor de água do feijão com erro-padrão da estimativa e erro máximo de 0,5 e 1,0 ponto percentual, respectivamente.

Capacitive sensors operating at radiofrequencies are considered one of the best tools for estimating grain moisture content on-line through the measurement of the relative permittivity epsilon' and dielectric loss factor - epsilon". However, due to the impossibility of controlling moving grain mass flow rate, one has to search solutions for the bulk density effect on the results obtained with this kind of sensor. The best alternative has been the use of density-independent dielectric models capable of correlating grain moisture content and the dielectric parameters epsilon' and epsilon". The object of this research work was to assess the degree of accuracy of calculated moisture content values using three dielectric models derived from the function [(epsilon'-1)/epsilon"]. The model capable of estimating moisture content of common bean with the highest degree of accuracy, uses two frequencies and was derived by combining the function [(epsilon'-1)/epsilon"]/[(2<FONT FACE=Symbol>Öe</FONT>')/(1+<FONT FACE=Symbol>Öe</FONT>')] and ln(epsilon"), producing results with a standard error of estimate and maximum error of 0.5 and 1.0 percentage point moisture, on wet basis, respectively.

Este estudo foi desenvolvido na Estação Evapotranspirométrica da UENF, instalada na área da Estação Experimental da PESAGRO-Rio, em Campos dos Goytacazes, RJ. Um lisímetro de pesagem com 6 m² de área, dotado de células de carga, foi instalado no centro de uma área de 900 m², cultivada com grama tipo Batatais (P. notatum L.). O objetivo deste estudo foi propor coeficientes de ajuste regional entre o método lisimétrico e os métodos de Penman-Monteith-FAO, Makkink, Linacre, Jensen-Haise, Hargreaves-Samani, Radiação Solar, Tanque Classe "A"e Atmômetro SEEI modificado para os períodos de 1, 3, 7 e 10 dias. Os resultados obtidos indicam que, com exceção do Atmômetro, todos os métodos avaliados atendem satisfatoriamente à estimativa da ETo na região Norte Fluminense do Estado do Rio de Janeiro, apresentando bons ajustamentos para períodos maiores que sete dias.

The aim of this research paper was to make a comparison between the reference values of crop evapotraspiration acquired through the lysimeter and the FAO-modified Penman-Monteith, Solar Radiation, Makkink, Linacre, Jensen-Haise, Hargreaves-Samani, PAN "Class A"and modified SEEI Atmometer methods. Data was obtained from the meteorological station at PESAGRO-Rio, located at Campos dos Goytacazes in the State of Rio de Janeiro State, Brazil. Results have shown that for the northern region of Rio de Janeiro, the methods tend to be well adjusted to the reference values of the crop evapotranspiration as to those obtained through the lysimeter. Nonetheless, good adjustments were obtained for intervals longer than seven-day periods when using the indirect and evaporimeter methods.