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 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.

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.

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.

ABSTRACT: The objective of this study was to calibrate and validate models to estimate dry biomass of maize and soybean crops in the Campos Gerais region, located in the subtropical zone in southern Brazil, with incident solar radiation (Rs), growing degree days (GDD), days after planting (DAP) and precipitation (P) as variables. The experiments were carried out in the 2006/2007 and 2007/2008 harvests in Castro and Ponta Grossa cities, in four phenological stages, to obtain dry biomass. The climate data came from the ABC Foundation agrometeorological stations, installed close to the experimental areas. The parameters adjustment was performed by the Least Squares Method and using a spreadsheet Solver. The soybean harvests with the highest DAP, Rs, and P until physiological maturation were not the ones that obtained the highest final dry biomass productivity, except for the GDD variable. As sowing was performed later, the soybean crop cycle decreased. With the exception of the models' performance for the precipitation variable (between "Terrible" and "Excellent") for soybean and maize crops, the other variables presented promising performances between "Bad" and "Excellent", with a predominance of "Excellent".

RESUMEN: El objetivo de este estudio fue calibrar y validar modelos para estimar la biomasa seca de cultivos de maíz y soja en la región de Campos Gerais, ubicada en la zona subtropical del sur de Brasil, con las variables radiación solar incidente (Rs), grados días como acumulado (GDA), días después de la siembra (DAP) y precipitación (P). Los experimentos se realizaron en las cosechas 2006/2007 y 2007/2008, en los municipios de Castro y Ponta Grossa, en cuatro etapas fenológicas, para obtener biomasa seca. Los datos climáticos son de las estaciones agrometeorológicas de la Fundación ABC, instaladas cerca de las áreas experimentales. Los parámetros se ajustaron mediante el método de mínimos cuadrados y la herramienta Solver de una hoja electrónica de cálculo electrónica. Los cultivos de soja que presentaron mayor DAP, Rs y P hasta alcanzar la etapa de maduración fisiológica no fueron los que obtuvieron mayor productividad final de biomasa seca, a excepción de la variable GDA. Como la siembra se llevó a cabo tardíamente, el ciclo de la soja disminuyó. Con excepción del desempeño de los modelos de precipitación (entre "Terrible" y "Excelente") para soja y maíz, las otras variables mostraron comportamientos prometedores entre "Malo" y "Excelente", con predominio de "Excelente".

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.

Resumen En un sitio con clima tipo Cfa del sur de Brasil, se caracterizaron los requerimientos y restricciones de agua para el cultivo de caña de azúcar (Saccharum spp.) en plantilla y soca (segundo corte). La disponibilidad de agua fue calculada con base en el balance hídrico diario y la evapotranspiración se estimó mediante el método de Penman- Monteith. Los requerimientos térmicos e hídricos de la caña fueron calculados tomando como referencia la zonificación agroecológica en el estado de Paraná, Brasil. El índice de requerimiento de agua no mostró factores restrictivos para el desarrollo del cultivo tanto en plantilla como en soca. El déficit de agua fue el factor de riesgo agroclimático más importante. En Paranavaí-PR, Brasil, la caña de azúcar es un cultivo seguro, con posibilidades de ahorro de agua en la etapa de desarrollo (fase II), con necesidades de riego adicional frecuente de 508.8 mm por ciclo de cultivo en plantilla y 486.5 mm por ciclo de caña soca.

Abstract In a site with a Cfa-type climate in southern Brazil, the water requirements and restrictions for the cultivation of sugar cane (Saccharum spp.), in plant and soca (second cut) were characterized. Water availability was calculated based on the daily water balance and evapotranspiration was estimated using the Penman-Monteith method. The thermal and water requirements of sugarcane were calculated taking as reference the agroecological zoning in the state of Paraná, Brazil. Water requirement index did not show limiting factors for the development of the crop both in plant and soca. Water deficit was the most important agroclimatic risk factor. In Paranavaí-PR, Brazil, sugarcane is a safe crop, with possibilities of saving water in the development stage (phase II), with frequent additional irrigation needs of 508.8 mm/crop cycle for plant and 486.5 mm/sugarcane cycle for soca.