A busca da viabilidade econômica do processo de produção vegetal tem levado produtores à adoção de técnicas de agricultura de precisão. Assim, vem ganhando espaço, em diversas regiões do mundo, a aplicação diferenciada de água, caracterizando a irrigação de precisão. Na irrigação por aspersão, a uniformidade de aplicação de água é base para as análises econômicas do processo de produção. Historicamente, a uniformidade tem sido avaliada sobre a superfície do solo. No entanto, a cultura responderá à uniformidade da umidade do solo, a qual pode diferir da uniformidade de aplicação. Assim, é importante avaliar a uniformidade de distribuição no solo, o que depende de muitas medidas no espaço, repetidas no tempo. O esforço amostral para a realização destas medidas é expressivamente reduzido quando se emprega a técnica da TDR. Para avaliar a estabilidade temporal do padrão espacial do armazenamento de água no solo, este trabalho foi desenvolvido em um solo argiloso do Brasil. A umidade volumétrica do solo na camada de 0 a 0,30 m de profundidade foi medida por TDR em 80 pontos regularmente espaçados (3 m x 3 m), em área cultivada com feijão, e irrigada por aspersão convencional. As avaliações foram realizadas imediatamente antes e depois de eventos de chuva ou irrigação. Em semivariogramas experimentais, construídos a partir dos valores medidos, observa-se que no armazenamento de água no solo há estrutura de dependência espacial e foi fortemente estável no tempo, sendo determinado principalmente por fatores intrínsecos ao solo e pouco influenciados pela uniformidade de aplicação.

Irrigated agricultural fields usually show variable crop water demand. If water application is done to match this spatially variable demand, the water use efficiency can be substantially improved. Soil water management by irrigation has been one of the most important factors to increase crop yield. To look for the economic viability of the process, the use of several inputs, particularly water, should be done with high efficiency levels. Historically, irrigation uniformity has been evaluated above the soil surface, in which applied water was the only factor to be taken into account. However, the crop will respond to soil water content uniformity, which can differ from the uniformity of water application. To evaluate temporal stability of spatial pattern of soil water storage (SWS), this work was done on a Brazilian clayed soil. Volumetric water content from soil surface to 0,30m depth, was measured by TDR in 80 points regularly spaced (3 x 3 m) on an experimental area cultivated with bean crop, irrigated by conventional sprinkling. The evaluations were done immediately before and after a water application by irrigation. Experimental semivariograms made from values obtained in the field showed that SWS distribution was spatially structured and strongly stable in time, being regulated mainly by intrinsic factors of the soil. In addition, obtained results showed that water application uniformity did not influence the spatial distribution pattern of SWS in these soil conditions.

A permeabilidade do solo ao ar (Ka) determina o fluxo convectivo de gases na matriz do solo e a troca de gases na interface do sistema solo-atmosfera, influenciando diretamente a qualidade do ambiente físico para o crescimento de plantas e a taxa de ocorrência de processos dependentes da concentração de gases no solo. A Ka pode ser estimada por um método simplificado baseado em uma modificação da lei de Darcy para fluxo de gases no solo em pressão decrescente. Os objetivos deste trabalho foram modificar e aprimorar um permeâmetro para quantificar, em laboratório, a permeabilidade de amostras indeformadas de solos ao ar utilizando o método da pressão decrescente. Foram utilizados dois sistemas de aquisição de dados: um sistema eletrônico automatizado composto por um transdutor de pressão conectado a um datalogger (E1), e alternativamente um sistema composto de um manômetro digital para registro do decréscimo de pressão e um cronômetro (E2). No sistema E1, foram avaliadas amostras da camada superficial de um Nitossolo Vermelho eutroférrico argiloso, coletadas na área experimental da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - USP, Piracicaba, SP, e no E2 foram avaliadas amostras de um perfil de Nitossolo Vermelho distroférrico muito argiloso, coletadas em intervalos de profundidade em área experimental da Universidade Estadual de Maringá, PR. Os ensaios para a determinação de Ka foram realizados em amostras indeformadas de solo com variação na densidade do solo e no conteúdo de água. A Ka aumentou com a redução do conteúdo de água do solo em função do maior volume de poros ocupados com ar e com o decréscimo da densidade do solo devido ao aumento da porosidade total das amostras. Os resultados mostraram que o método é versátil, rápido, de fácil aplicação e baixo custo para a determinação da Ka, independente do sistema de aquisição de dados utilizados.

Soil air permeability (Ka) controls the convective gas flux in the soil matrix and at the soil-atmosphere interface, directly affecting the soil physical quality for plant growth and the rate of processes that depend on the soil gas concentration. Ka can be estimated by a simplified method based on a modification of Darcy's law for gas flow in soil under decreasing pressure. The objective of this research was to modify and improve a permeameter for laboratory quantification of Ka by the falling pressure method. Two data acquisition systems were used for this purpose: an electronic-automatic system composed of a pressure transducer connected to a datalogger (E1) and alternatively, a system composed of a digital manometer for measuring the pressure decrease and a chronometer (E2). In E1, samples of the surface layer of a "Nitossolo Vermelho eutroférrico" (Alfisol) collected on the experimental farm of the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - USP, Piracicaba, Sao Paulo, were evaluated, while in E2 samples of a "Nitossolo Vermelho distroférrico" profile from different depths, collected from the experimental farm of the Universidade Estadual de Maringá, Maringá, PR, were evaluated. The Ka tests were performed in undisturbed samples with variability in soil bulk density and water content. Overall Ka increased with decreasing soil water content and bulk density. This can be related to the increase in air-filled porosity volume with the decrease in these two variables. The results show that the apparatus is inexpensive, versatile, fast, and simple for Ka determination, independently of the data acquisition system.

O manejo da irrigação tem-se baseado no controle do potencial da água no solo (Ψ) como fator limitante do crescimento das plantas. Entretanto, outras variáveis podem influenciar a cultura mesmo que o Ψ não seja limitante. O Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) é um conceito de disponibilidade de água no solo que leva em consideração a porosidade de aeração e a resistência do solo à penetração em adição ao Ψ. O objetivo deste estudo foi quantificar o IHO num Nitossolo Vermelho distroférrico irrigado e utilizá-lo no estabelecimento de critérios para o manejo de água e do solo em áreas irrigadas. A resistência do solo à penetração foi a variável que limitou o IHO com maior frequência, diminuindo sua magnitude com o aumento da densidade do solo (Ds). Com o aumento da Ds, ocorreu redução na frequência com que θ manteve-se dentro dos limites do IHO. A Ds crítica (Dsc) foi de 1,40 Mg m-3, indicando severa degradação física do solo para Ds > Dsc. Para Ds < 1,28 Mg m-3, o Ψ de -800 hPa utilizado frequentemente para o controle da irrigação por meio de tensiômetros caracterizou o limite inferior do IHO. Para 1,28 < Ds < 1,40 Mg m-3, o limite inferior do IHO foi determinado pela RP e, nestas condições, a adoção de Ψ igual a -800 hPa como limite para a aplicação de água estabelece restrições físicas às plantas devido à elevada RP. Neste caso, o mapeamento de áreas com Ds uniformes poderia ser utilizado para o manejo do Ψ para a manutenção da RP < 2,0 MPa. Nas áreas em que a Ds < 1,28 Mg m-3 pode ocorrer maior secamento do solo sem que ocorra RP > 2,0 MPa; para 1,28 < Ds < 1,40 Mg m-3 deve-se manter Ψ > -800 hPa visando ao controle da RP. Para áreas em que Ds > Dsc, medidas que visem a redução da Ds poderiam ser tomadas em função da severa degradação física do solo.

The establishment of irrigation management has been based on the soil water potential (Ψ) as a limiting factor for plant growth. However, other variables can affect crop growth even when Ψ is not limiting. The least limiting water range (LLWR) is a concept of available water that take account the influence of aeration and soil resistance to penetration (SR) in addition to Ψ. The objective of this study was to quantify the LLWR in an irrigated Dystroferric Red Nitosol and to use it to determine the soil and water management for irrigated areas. Soil penetration resistance limited LLRW most often, reducing its magnitude with the increase of soil bulk density (Bd). Therefore, the higher Bd, the less often θ was inside the limits of LLWR. The critical Bd (Bdc) was 1.40 Mg m-3, indicating severe soil physical degradation when Bd > Bdc. For Bd < 1.28 Mg m-3 , the Ψ = -800 hPa, which is frequently used for irrigation management using tensiometers, characterized the lower limit for LLWR. For 1.28 < Bd < 1.40 Mg m-3 the lower limit was determined by SR, and under these conditions Ψ=-800 hPa as a limit for water application results in physical restrictions for plants due to the high SR. In this case, the mapping of areas with homogenous Bd could be used for the management of Ψ to maintain SR < 2.0 MPa. In areas where Bd < 1.28 Mg m-3 soil drying can be higher without SR > 2.0 MPa; for areas in which 1.28 < Bd < 1.40 Mg m-3 Ψ should be maintained at > -800 hPa to maintain adequate SR. For areas where Bd > Bdc measures to reduce Bd could be taken due to the severe soil physical degradation in this situation.

O presente estudo foi realizado para a localidade de Palotina, Estado do Paraná, (latitude de 24º17'S, longitude de 53º50'30'' e altitude de 333 metros), onde se utilizou o modelo de simulação de crescimento e desenvolvimento da cultura da soja (Glycine max L. Merril), CROPGRO-soybean, o qual foi calibrado para as cultivares de soja CD 202, CD 204, CD 206 e CD 210, cultivados na região de Palotina, Estado do Paraná. Após a calibração, realizou-se a simulação da produtividade da soja para cinco datas de semeadura e em 25 safras, compreendidas entre o período de 1974 a 1999. Com as produtividades simuladas determinaram-se diferentes níveis de probabilidade de ocorrência destas produtividades, para as cinco datas de semeadura simuladas. Em 1º de outubro, observaram-se maiores produtividades, porém, nesta data também foram encontradas as menores produtividades; em 15 de outubro e 1º de novembro considerou-se a melhor data de semeadura da cultura da soja; estas apresentaram médias das quatro cultivares nas 25 simulações de 2.450 kg ha-1, e 2.303 kg ha-1, respectivamente. Em nível de 50% de probabilidade de rendimentos é uma ótima ferramenta para o agricultor, no auxílio à tomada de decisão quanto à época de semeadura da cultura da soja na região. Somente a semeadura realizada em 1º de dezembro apresentou produtividade inferior a 2.000 kg ha-1 neste nível.

This study was carried out in the region of Palotina, state of Paraná (latitude 24º17'S, longitude 53º50'30", altitude 333 m), using the growth and development simulation model for soybean crop (Glycine Max (L.) Merrill), CROPGRO-Soybean, which was calibrated to the soybean cultivars CD 202, CD 204, CD 206 and CD 210, grown in the region of Palotina, state of Paraná. After calibration, the simulation of soybean yield was carried out for five different sowing dates and in 25 harvest periods, from 1974 to 1999. From the analysis carried out in the simulations, varying probability levels were determined for the actual occurrence of these productivities, for each of the simulated sowing times. From the five simulated sowing dates, October 1st presented the highest yields, but also the lowest. October 15th and November 1st were considered the best dates for soybean sowing, presenting an average for the four cultivars in the 25 simulations of 2,450 kg ha-1 and 2,303 kg ha-1, respectively. The yield probability analysis proved to be a great tool in decision-making as for the time of sowing of soybean. Well into the 50% level of yield probability is a good number for the farmer, in assisting in the decision of when to sow soybean in the region. Only the sowing time of December 1st presented productivity inferior to 2,000 kg ha-1 with probability levels of 50%.

A compactação e a qualidade do solo são constantemente questionadas para a definição do manejo de solo em plantio direto. Os objetivos deste estudo foram avaliar a variabilidade espacial da resistência do solo à penetração, da densidade do solo e a taxa de estratificação de carbono orgânico do solo em camadas de um Latossolo Vermelho eutroférrico, textura muito argilosa, em áreas contíguas de plantio direto com rotação de culturas e plantio direto com sucessão de culturas associado à escarificação. O estudo foi realizado de maio a junho de 2002, no município de Palotina, região Oeste do Paraná. As amostras para determinação da densidade do solo, da resistência do solo à penetração e do teor de carbono orgânico do solo foram obtidas em 120 pontos, em uma grade de 2 x 5m, na profundidade de 0,40m. Foram feitas três medidas de resistência do solo à penetração, em um período de 10 dias, iniciado depois de cessada a precipitação. A densidade do solo não explicou a dependência espacial da compactação do solo. A resistência do solo à penetração e a taxa de estratificação de carbono orgânico do solo apresentam alcances de 17m. A variação temporal da dependência espacial da resistência do solo à penetração ocorre nas camadas de 0,05-0,20m. As semelhanças da dependência espacial da resistência do solo à penetração e da taxa de estratificação de carbono orgânico do solo, revelaram a importância da qualidade do solo na estabilização espacial e temporal da compactação do solo, expressa pela resistência do solo à penetração em sistemas de plantio direto.

The compaction and the quality of the soil are constantly questioned for the definition of the no-till soil management. This study was aimed at evaluating the spatial variability of the soil resistance to penetration, bulk density and soil organic carbon stratification ratio in layers on a clayey Typic Eutrothox, in contiguous areas of no-tillage with rotation of cultures and no-tillage with succession of cultures associated the chiselling. The study was set up from May to June of 2002, in Palotina, west region of the state of Parana, Brazil. The samples for determination the soil bulk density, soil resistance to penetration and soil organic carbon stratification ratio were obtained in 120 points in 2 x 5m grid, in the 0.40m depth. Soil resistance to penetration measures were made three times, in a period of 10 days, initiate after having interrupted precipitation. The soil bulk density did not explain the spatial dependence of the compaction of the soil. The soil resistance to penetration and soil organic carbon stratification ratio presented range of 17m. The temporal variation of the spatial dependence of the soil resistance to penetration happens in the 0.05-0.20m layers. Similares spatial e dependence of the soil resistance to penetration and soil organic carbon stratification ratio reveals the importance of the quality of the soil in the spatial and temporary stabilization of the compaction of the soil expresses for the soil resistance to penetration in no-tillage systems.

Os sistemas de preparo do solo e o manejo dos resíduos culturais assumem fundamental importância para a sustentabilidade dos sistemas de produção de mandioca nos solos de textura média a arenosa da região Noroeste do Estado do Paraná. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes sistemas de preparo utilizados para o plantio da cultura da mandioca, em algumas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico. Os tratamentos utilizados foram: plantio sem revolvimento do solo (PSR), preparo mínimo com escarificação (PM) e preparo convencional com aração e gradagem (PC). Nas camadas de 0-0,15 e 0,15-0,30 m, foram avaliadas as seguintes propriedades físicas: a densidade do solo (Ds), a curva de retenção de água no solo, a curva de resistência do solo à penetração e o intervalo hídrico ótimo (IHO). Nos sistemas de preparo com reduzida mobilização do solo (PSR e PM), foram constatados maiores valores de Ds e de resistência do solo à penetração. A curva de retenção de água foi influenciada apenas pela Ds, a qual incorporou os efeitos dos sistemas de preparo, independentemente da camada amostrada. A modelagem da curva de resistência do solo à penetração foi influenciada pelos sistemas de preparo e camadas amostradas, com maior resistência à penetração em PSR > PM > PC, acentuada na camada subsuperficial. Com o aumento da Ds, verificou-se redução do IHO associada aos efeitos da resistência do solo à penetração e da porosidade de aeração que determinaram, respectivamente, os limites inferior e superior de água disponível. Os valores do IHO seguiram a seqüência PC = PM > PSR na camada de 0-0,15 m, não diferindo significativamente na camada de 0,15-0,30 m. O valor de densidade do solo crítica (Dsc), densidade em que IHO = 0, foi menor no PSR e PM, comparado ao PC, o que contribuiu para a menor freqüência de valores de densidade maiores que a Dsc no PC.

Soil tillage systems and the crop residue management are essential for the sustainability of cassava production in sandy and sandy loam soils of Northwestern Paraná State, Southern Brazil. The objective of this study was to evaluate the effects of different tillage systems used for planting cassava: no-tillage (NT), minimum tillage using chiseling (MT) and conventional tillage with moldboard plow and disking (CT) on some physical properties of a dystrophic Red Latosol. The following soil physical properties were evaluated in the 0-0.15 m and 0.15-0.30 m soil layers: soil bulk density (BD), soil water retention curve, soil resistance to penetration curve and least limiting water range (LLWR). Higher values of BD and soil resistance to penetration were verified in the NT and MT treatments. The soil water retention curve was only influenced by BD, which incorporated the effects of the soil tillage systems independent of sampled layers. The soil resistance curve to penetration was influenced by tillage systems and layers, indicating that the soil resistance to root penetration was higher in NT > MT > CT, and was accentuated at the 0.15-0.30 m depth. The increase in the BD led to a reduction in the LLWR due to the effects of soil resistance to penetration and air-filled porosity, which in turn determined the range of soil available water. Results indicated that LLWR value followed the sequence: PC = PM > PSR in the 0-0.15 m soil layer, and was not influenced by tillage systems in the 0.15-0.30 soil layer The critical bulk density value (BDc), the BD value at which LLWR = 0, was lower in NT and MT tillage systems compared with CT, therefore resulting in a smaller frequency of higher BD values than BDc in the soil under CT.

Os sistemas de preparo e manejo do solo determinam as condições físicas para o crescimento das plantas e produtividade das culturas. O objetivo deste estudo é o de avaliar algumas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico, cultivado com mandioca, após dois anos de implantação em diferentes sistemas de preparo do solo. Os tratamentos utilizados foram: Plantio Direto (mobilização do solo somente ao longo das linhas de plantio); Preparo Mínimo (escarificação a 0,30 m, seguido de gradagem niveladora) e Preparo Convencional (aração, com arado de aiveca a uma profundidade de 0,25 m, seguido de gradagem niveladora). Avaliaram-se, nas camadas de 0-0,10 m e 0,10-0,20 m, as seguintes propriedades físicas do solo: densidade, volume de macroporos, microporos, a porosidade e a resistência do solo à penetração das raízes, a cada 0,05 m, até à profundidade de 0,40 m, em três diferentes épocas. Constataram-se maiores valores de densidade do solo e menores valores de macroporosidade na camada de 0-0,10 m no plantio direto e preparo mínimo do solo. Resultados similares foram obtidos na avaliação da resistência do solo à penetração, independente da época de avaliação e da umidade do solo. Os sistemas de preparo mínimo e preparo convencional do solo proporcionam condições físicas menos restritivas ao crescimento das plantas, quando comparado com o plantio direto. Avaliações de médio-longo prazo são necessárias face às mudanças dinâmicas na qualidade física do solo, impostas pelos sistemas de preparo e manejo do solo e da cultura.

Soil tillage and management affect soil physical conditions for plant growth and crop productivity. The objective of this research was to evaluate some soil physical properties of an Typic Haplorthox located in the Northwest region of the State of Paraná, Brazil, after two years of different tillage systems, with same crop. The tillage systems used were: No-tillage (cultivated only along the crop row - NT), Minimum Tillage (subsoiling to the 0.30 m depth, followed by leveling - MT) and Conventional Tillage (plowing with moldboard plow to the 0.25 m depth, followed by leveling - CT). The following soil physical properties were evaluated at the depths of 0-0.10 m and 0.10-0.20 m: soil bulk density (Bd), soil porosity, and the soil resistance to root penetration (SRP), which was evaluated at each 0.05 m up to 0.4m, during three different periods. The results suggest showed higher values of Bd and smaller values of macroporosity in the 0-0,10 m layer for NT and MT. Similar results were obtained for SRP, independently of the time of evaluation and soil water content. MT and CT may provide favorable soil physical conditions to the growth of the crop when compared to NT. Medium to long-term evaluations are necessary due to the dynamic changes in soil physical quality, result of the tillage system, soil and crop management.