O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da interceptação da radiação fotossinteticamente ativa (RFA) e o coeficiente de extinção da cultura do milho em diferentes sistemas de preparo do solo e níveis de disponibilidade hídrica. O milho foi cultivado em sistemas de plantio direto e preparo convencional combinados a tratamentos de irrigação completa e sem irrigação. Medições contínuas de RFA transmitida à superfície do solo e RFA incidente sobre o dossel foram tomadas ao longo do ciclo da cultura. O índice de área foliar (IAF) e o potencial da água no solo também foram medidos em todo o período. NA média de todo o ciclo da cultura, a RFA interceptada foi maior em preparo convencional do que em plantio direto. Nos-estádios iniciais das plantas, a RFA interceptada em preparo convencional foi o dobro daquela em plantio direto. Porém, essas diferenças reduziram-se até o máximo IAF, próximo ao pendoamento. A menor interceptação de RFA pela cultura ocorreu em preparo convencional durante o período reprodutivo, à medida que a senescência foliar progrediu. No-ciclo todo, a interceptação de RFA pela cultura não irrigada foi 20% menor que na irrigada. O sistema plantio direto reduziu o coeficiente de extinção de RFA pelo milho, e proporcionou maior penetração de radiação solar no dossel

The objective of this work was to evaluate changes in the photosynthetic photon flux density (PPFD) interception efficiency and PPFD extinction coefficient for maize crop subjected to different soil tillage systems and water availability levels. Crops were subjected to no-tillage and conventional tillage systems combined with full irrigation and non-irrigation treatments. Continuous measurements of transmitted PPFD on the soil surface and incoming PPFD over the canopy were taken throughout the crop cycle. Leaf area index and soil water potential were also measured during the whole period. Considering a mean value over the maize cycle, intercepted PPFD was higher in the conventional tillage than in the no-tillage system. During the initial stages of plants, intercepted PPFD in the conventional tillage was double the PPFD interception in the no-tillage treatment. However, those differences were reduced up to the maximum leaf area index, close to tasseling stage. The lowest interception of PPFD occurred in the conventional tillage during the reproductive period, as leaf senescence progressed. Over the entire crop cycle, the interception of PPFD by the non-irrigated plants was about 20% lower than by the irrigated plants. The no-tillage system reduced the extinction coefficient for PPFD, which may have allowed a higher penetration of solar radiation into the canopy

Este trabalho teve por objetivos quantificar a evaporação da água na superfície do solo, em plantio direto e em preparo convencional, e avaliar o uso de microlisímetros de pesagem para medir esse processo. As medições foram feitas em campo, nos verões de 2001/2002, 2002/2003 e 2004/2005, em experimentos irrigados e não irrigados. Utilizaram-se delineamentos inteiramente casualizados, com quatro repetições, cujos tratamentos consistiram de sistemas de manejo do solo – plantio direto e preparo convencional –, e a presença ou ausência de cultivo de milho. Mediu-se a evaporação diária durante períodos de secagem do solo, entre precipitações ou irrigações consecutivas. Em experimentos sem irrigação, a evaporação acumulada foi maior sob plantio direto, na maioria dos períodos de medição, independentemente da presença da lavoura de milho. Nos experimentos com irrigação, a evaporação não apresentou diferenças regulares entre sistemas de manejo de solo. Normalmente, no início dos períodos de medição, com dois a cinco dias de secagem do solo, a evaporação foi maior em solo sob preparo convencional, tendo-se tornado maior em plantio direto, no restante do período de secagem. O emprego de microlisímetros de pesagem é eficiente para medir a evaporação na superfície do solo.

This work aimed to quantify the evaporation of water on the soil surface under no-tillage and conventional tillage systems, and to evaluate the microlysimeters use to measure this process. Measurements were performed in the field, during the summers of 2001/2002, 2002/2003 and 2004/2005, in experiments with and without irrigation. Completely randomized designs were used, with four repetitions. The treatments consisted of no-tillage and conventional soil tillage systems, in the presence or absence of corn cultivation. Evaporation was measured daily, during drying periods between precipitations and consecutive irrigations. Without irrigation, accumulated evaporation was greater under no tillage system, in most measuring periods, irrespective of the presence of corn cultivation. In experiments with irrigation, evaporation was similar in both types of soil management systems. Normally, at the beginning of the measurement periods, within two to five days of drying, evaporation was higher in soil under conventional tillage and, subsequently, it became greater in soils under no tillage system. The use of microlysimeters proved to be efficient to measure the evaporation at the soil surface.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de interceptação e de uso da radiação fotossinteticamente ativa (RFA) pela cultura do milho em diferentes sistemas de manejo do solo, arranjos de plantas e disponibilidade hídrica. O milho foi cultivado em plantio direto e preparo convencional, na combinação com duas disponibilidades hídricas (irrigado e sequeiro) e espaçamentos de 40 e 80 cm entre fileiras de plantas. Em cada tratamento, foram instalados sensores para medida da RFA transmitida pela cultura, na superfície do solo, ao passo que a RFA incidente foi medida acima da cultura. A redução da distância entre fileiras aumentou a eficiência de interceptação em todos os tratamentos. Sob plantio direto, a cultura apresentou maior eficiência de interceptação em relação ao preparo convencional. O deficit hídrico diminuiu a eficiência de interceptação devido ao enrolamento foliar, e esse efeito foi mais pronunciado em preparo convencional, em ambos espaçamentos estudados. Embora a eficiência de interceptação tenha sido maior no espaçamento de 40 cm, a eficiência de uso não diferiu entre espaçamentos, mas diminuiu em condições de deficit hídrico.

The objective of this work was to evaluate the efficiency of interception and use of photosynthetically active radiation (PAR) by maize crops submitted to different conditions of soil tillage, plant arrangement, and water availability. Maize was cropped in no-tillage and conventional tillage, combined to treatments of soil water availability (irrigated and in rain fed), and plant row spacing (40 and 80 cm among rows). Sensors were installed in each treatment, for measuring the PAR transmitted by the canopy to the soil surface, while the incoming PAR was measured above the crop. Increments of efficiency of interception were obtained by reducing the row spacing in all treatments. Higher values of efficiency of interception were observedin no-tillage than in conventional tillage. Water deficits reduced efficiency of interception due to the rolling up of leaves, and this effect was higher in conventional tillage than in no-tillage, for both row spacings. Although the highest efficiency of interception was obtained with 0.4 m spacing, the efficiency of PAR use did not differ among treatments of row spacing. However, efficiency of use of maize crops was reduced by water deficits.

A ocorrência de déficit hídrico durante o desenvolvimento da cultura do milho pode causar alterações nos processos fisiológicos da cultura. O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações na condutância foliar da cultura do milho, cultivado em dois sistemas de manejo do solo, com diferentes disponibilidades hídricas. O milho foi cultivado em plantio direto (PD) e convencional (PC) com irrigação (I2) de forma a manter a umidade do solo próxima à capacidade de campo, irrigação parcial (I1) correspondente a 41% da água aplicada em I2, e sem irrigação (I0). As medições de condutância foliar foram realizadas às 10 e 13 horas (hora local), sendo denominadas de condutância foliar máxima e mínima, respectivamente. Durante o crescimento vegetativo, os menores valores de condutância máxima e mínima ocorreram em plantio direto. Contudo, quando o índice de área foliar máximo foi alcançado, a partir do pendoamento, as plantas de milho em plantio direto apresentaram maior condutância, indicando maior disponibilidade de água no solo, neste sistema.

The occurrence of water deficit during the maize crop cycle may affect the physiological processes of plants. The objective of this research was to evaluate alterations in the leaf conductance of maize plants, submitted to different soil tillage systems and water availability in the soil. A field experiment was carried out in the Estação Experimental Agronômica of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul, in the summer season of 2002/03. The maize was cropped in no-tillage (NT) and conventional tillage (CT) systems, with full irrigation (I2) necessary to maintain the soil moisture close to the field capacity, partial irrigation (I1) corresponding to 41% of the water application in I2, and non-irrigation (I0). The measurements were taken at 10h and 13h (local time), in order to characterize the maximum and minimum leaf conductance, respectively. During the vegetative plant growing, the lowest values of either maximum and minimum leaf conductance occurred in the no-tillage system. However, since the maximum leaf area index was achieved (at tasseling stage), the maize plants cropped in no-tilt soil presented the highest leaf conductance, indicating a higher soil water availability in NT than in CT.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto do deficit hídrico, no rendimento de grãos de milho, e a eficácia da irrigação em todo ciclo e, especificamente, no florescimento. Os dados foram obtidos em dez anos de experimentação, durante os quais doses variáveis de irrigação foram aplicadas por um sistema de aspersão, localizado no centro da área experimental. Foram calculados balanços hídricos, tendo como variáveis a água precipitada (chuva e irrigação) e a evapotranspiração máxima do milho. Foram ajustados modelos de regressão para 27 condições hídricas, relacionando-se rendimento de grãos com deficit hídrico e razão evapotranspiração real sobre evapotranspiração máxima (ETr/ETm). A maior redução na produção ocorre em conseqüência do deficit hídrico na polinização, formação do zigoto e desenvolvimento inicial do grão, numa relação quadrática. Nesse período, a razão ETr/ETm explica quase 80% das variações na produção de grãos, que se estabiliza acima de uma razão de 0,7. A irrigação aumenta e estabiliza a produção do milho; doses de rega de aproximadamente 60% daquela necessária para elevar a umidade do solo à capacidade de campo aumentam a eficiência de uso da irrigação.

The objective of this work was to evaluate the impact of water deficit on maize grain yield, as well as the irrigation effectiveness, considering all the crop cycle and, specifically, the flowering period. Data were collected during ten years in several experiments, in which variable doses of irrigation were applied by an aspersion system located in the center of the experimental area. Water balances were calculated, and the precipitated water (rainfall and irrigation) and the maximum evapotranspiration of the maize were considered as inputs. Models of regression for 27 water conditions were adjusted, relating grain yield to water deficit and actual evapotranspiration to maximum evapotranspiration ratio (ETr/ETm). The highest reduction on grain production occurred in consequence of the water deficit during pollination, zygote formation and initial development of the grain, with a quadratic relation. For this period, the ratio ETr/ETm explains almost 80% of the variations in grain yields, stabilizing over a ratio of 0.7. The irrigation increases and stabilizes the maize production; doses of irrigation of approximately 60% of that necessary to rise soil moisture up to field capacity increase the efficiency of use of the irrigation.

A cultura do milho é sensível ao déficit hídrico, e esta é uma causa freqüente de redução na produção de grãos. O objetivo deste trabalho foi verificar a ocorrência de ajuste osmótico em milho, cultivado em dois sistemas de manejo do solo, com diferentes disponibilidades hídricas. Os tratamentos consistiram do cultivo do milho em semeadura direta (SD) e convencional (SC), com irrigação de forma a manter a umidade do solo próxima à capacidade de campo, e sem irrigação. O ajuste osmótico foi obtido pela diferença do potencial osmótico hidratado entre as plantas irrigadas e sem irrigação. Os maiores valores de potencial mínimo de água na folha ocorreram em plantas cultivadas sob SD, em razão do maior potencial matricial da água no solo nesse sistema. O potencial de pressão e o osmótico hidratado diminuíram em conseqüência do déficit hídrico, o que determinou a ocorrência de ajuste osmótico em ambos os sistemas, que foi mais intenso em manejo convencional. Portanto, o potencial mínimo de água na folha demonstra ser um indicador adequado da condição hídrica das plantas de milho. A cultura apresenta tolerância ao déficit hídrico por meio do mecanismo de ajuste osmótico.

Maize is a very sensible crop to water deficit, which is a frequent cause of reduction in its grain yield. The objective of this work was to verify the occurrence of osmotic adjustment in maize cultivated in different soil management systems and water availability. The maize was cropped in no-tillage (NT) and conventional tillage (CT), with irrigation and no-irrigation. For measurements of minimum leaf water potential, a pressure chamber was utilized. Osmotic adjustment was calculated as the difference between osmotic potentials at full turgor, in irrigated and non-irrigated plants. Highest values of minimum leaf water potential were found in plants cropped in NT, as a response to the highest soil potential on this cropping system. Pressure potential and the osmotic potential at full turgor were reduced as a response to water deficit, resulting on an osmotic adjustment in both cropping systems, with a highest intensity in the CT system. Minimum leaf water potential showed sensitivity to water deficit, which makes it a good indicator of plant water status on maize. Maize crop showed tolerance to water deficit through the mechanism of osmotic adjustment.

A cultura do milho pode sofrer reduções na produção de grãos quando há déficit hídrico no período crítico do ciclo da cultura, que ocorre desde o pendoamento até o início de enchimento de grãos. O objetivo deste trabalho foi estabelecer relações entre o suprimento de água durante o período crítico do milho e a produção de grãos. Experimentos foram conduzidos em Eldorado do Sul, RS (30º5'S; 51º40'W; 40 m altitude), nas safras 1998/1999 e 2002/2003, anos em que ocorreram os fenômenos La Niña e El Niño, respectivamente. Os dados de rendimento de grãos e seus componentes foram obtidos em experimentos de campo, sob diferentes volumes de aplicação de água via irrigação. A produtividade de grãos foi inversa à média geral do Estado, nos dois anos analisados. Em 1998/1999, durante uma estiagem longa, 46,8 mm de chuva no período crítico garantiram rendimento próximo de 8.000 kg ha-1 sem irrigação. Em 2002/2003 uma curta estiagem no período crítico reduziu a produtividade para menos de 2.000 kg ha-1 no mesmo tratamento, afetando o número de espigas por planta e o número de grãos por espiga. Portanto, em anos de El Niño, mesmo que as previsões climáticas apontem para uma distribuição favorável de chuvas, há risco na produção esperada de milho, se o suprimento de água no período crítico da cultura não for adequado.

Maize crops may experience reductions of grain yields when submitted to water deficit during the critical period of crop cycle, from tasseling stage to beginning of grain filling. The objective of this work was to demonstrate the importance of the water supply during the critical period on the grain production of maize. Experiments were conducted in Eldorado do Sul, Brazil (30º5'S; 51º40'W; 40 m altitude), during the crop seasons of 1998/1999 and 2002/2003, characterized by La Niña and El Niño phenomenon, respectively. Data of grain yield and its components were obtained in field experiments, using different volumes of water applied through irrigation. The grain yields showed an opposite tendency when compared to the regional estimated average. In 1998/1999, during a long drought period, 46.8 mm of rain on the critical period allowed a grain yield of about 8 t ha-1 without irrigation. In contrast, in 2002/2003 a short drought during the critical period reduced the grain yield to less than 2 t ha-1, affecting the number of ear per plant and the number of kernel per ear. Therefore, risks in the expected maize production are probable, although having climatic forecasting of favorable rain distribution in the region, such as by El Niño phenomenon.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da irrigação e o efeito do déficit hídrico sobre o rendimento de grãos e o acúmulo de matéria seca da parte aérea de uma cultura de milho. O experimento foi conduzido na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul, RS, durante quatro anos agrícolas, de 1993/94 a 1996/97. Utilizando um delineamento experimental em faixas com aspersores em linha, foram aplicados cinco níveis de irrigação, da capacidade de campo à ausência de irrigação. Os rendimentos de grãos foram crescentes com aumentos no nível de irrigação até 80% da dose necessária para a capacidade de campo; a máxima eficiência da irrigação foi obtida entre 60 e 80% e esteve associada a déficits hídricos durante o período crítico da cultura, alcançando 40 kg ha-1 mm-1. Por outro lado, a maior eficiência da irrigação para produção de matéria seca da parte aérea foi obtida com déficits hídricos prolongados durante o período de crescimento exponencial da cultura. Reduções no rendimento de grãos, causadas por déficit hídrico, estiveram relacionadas com a redução do número de grãos por espiga e por metro quadrado, já que o peso médio de grãos não foi afetado.

The objective of this work was to evaluate the efficiency of irrigation, as well as the effect of water deficits, upon the grain yield and on the aerial biomass production by a maize crop. A field experiment was carried out at the Universidade Federal do Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, Brazil, during four crop seasons, from 1993/94 to 1996/97. Using a line source sprinkler design, the crop was submitted to five levels of irrigation, ranging from field capacity to rainfed conditions. Increasing grain yields were observed as the water supply increased up to 80% of the level necessary for field capacity; the highest efficiency of irrigation was promoted between 60 and 80% levels and it was obtained when the water deficit occurred during the critical period of the crop cycle, reaching 40 kg ha-1 mm-1. By contrast, maximum values of efficiency of irrigation for aerial biomass occurred when the plants were submitted to long periods of water deficits, during the exponential crop growth. Decreasing grain yields due to water deficit were related to reductions on the number of kernels per ear and on the number of kernels per square meter, since the weight per kernel was not affected.

Este trabalho foi desenvolvido na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, localizada no município de Eldorado do Sul, nos anos agrícolas de 1993/94 e 1994/95. O objetivo foi avaliar o potencial da água na folha como indicador do déficit hídrico, em milho (Zea mays L.), relacionando-o ao potencial da água no solo. O experimento constou de três níveis de irrigação, desde a capacidade de campo até a ausência de irrigação. Os valores do potencial mínimo da água na folha foram desde -1,2 a -1,5 MPa em plantas irrigadas (na capacidade de campo) e de -1,6 a -2,0 MPa em plantas não irrigadas. O potencial mínimo da água na folha correlacionou-se com o potencial matricial da água no solo a 45 cm de profundidade (r² = 0,73), e mostrou ser um indicador adequado de déficit hídrico. O potencial da água na folha ao entardecer mostrou relação com o potencial mínimo da água na folha, indicando, assim, que pode ser utilizado como indicador de déficit hídrico. O potencial foliar de base apresentou diferenças evidentes entre os tratamentos extremos, mas não teve relação consistente com o potencial mínimo da água na folha.

This study was carried out at the Agronomic Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, RS, Brazil, during the agricultural seasons of 1993/94 and 1994/95. The objective was to evaluate the leaf water potential as an indicator of the water deficit in maize (Zea mays L.), and its relation with the soil water potential. The experiment comprised three levels of irrigation, from field capacity to absence of irrigation. The values of the minimum leaf water potential ranged from -1.2 to -1.5 MPa in irrigated plants (field capacity) and from -1.6 to -2.0 MPa in nonirrigated plants. The minimum leaf water potential was well correlated to the matric water potential measured at 45 cm deep (r² = 0.73). The sunset leaf water potential showed relationship with the minimum leaf water potential indicating it to be an indicator of water deficit. The predawn leaf water potential showed clear differences between the utmost treatments, but did not show any consistent relationship with the minimum leaf water potential.

A determinação a campo das necessidades hídricas de plantas é um aspecto importante da produção agrícola, para o manejo correto do uso da água pelos cultivos. A absorção de água por uma cultura de milho (Zea mays L.), cultivado a campo, em condições de não limitação hídrica, foi verificada através da técnica do pulso de calor. Após a emissão de um pulso, procedeu-se a medições, a cada 0,3 segundos, do diferencial de temperatura entre dois termopares, inseridos radialmente no caule da planta. O primeiro foi colocado 9 mm acima e o segundo 4 mm abaixo de uma fonte de calor ("heater"). Foram feitas comparações entre as medições feitas pela técnica do pulso de calor, lisímetro e estimativas da transpiração computadas em modelo, numa base horária e diária. Comparações entre medições horárias feitas pelo pulso de calor e as estimativas da transpiração, feitas pelo modelo, mostraram concordância entre a determinação da transpiração através da medição do fluxo de seiva e, estimativa, baseada em desenvolvimento teórico. A taxa da perda d’água pelo dossel e a velocidade de propagação de energia térmica no caule do milho mostraram-se fenômenos proporcionais e um fator de calibração de 1,51 foi encontrado, para condição de cobertura total do solo pela folhagem do milho.

Plant water requirements are important aspects of crop production to be determined in the field, in order to judiciously manage crop water usage. Water uptake by field grown maize (Zea mays L.), under well-watered conditions was verified with the heat-pulse system. The temperature difference between two radially inserted thermocouples, one 9 mm above and the other 4 mm below a heater piercing the maize stem, was measured every 0.3 seconds following emission of a heat-pulse. Comparisons of the heat-pulse system outputs, lysimetric measurement and transpiration model estimates were monitored on an hourly and daily basis. At normal and low atmospheric demand daily and hourly values of heat-pulse outputs and lysimetric measurement showed good agreement. Hourly agreement of a modified Penman-Monteith energy balance equation estimate and heat-pulse outputs showed accordance between measurement of sap flow and the plant water-loss theory. Study of the relationship between maize canopy water loss rate and heat velocity in the stem showed that these two parameters were proportional and a calibration factor of 1.51 for full soil foliage coverage was verified.

RESUMO A precisão na estimativa da transpiração de dosséis de plantas é importante para o monitoramento das necessidades hídricas dos cultivos e gerenciamento das operações agrícolas relacionadas com planejamento e uso da água. O objetivo deste estudo foi estimar a transpiração dos extratos ensolarado e sombreado de um dossel de milho ( Zea mays L.), usando a equação de Penman-Monteith, com modificações introduzidas por Fuchs et al. (1987) e Fuchs & Cohen (1989). Os valores de estimativas foram validados pelo sistema pulso de calor, que foi utilizado para medir o fluxo de seiva no caule do milho, e por um lisímetro de balança. A relação entre radiação solar incidente e potencial da água na folha foi utilizada, na estimativa da transpiração. Os resultados mostraram que a estimativa da transpiração da parte sombreada variou de 27 a 45% da transpiração total do dossel, considerando-se condições variáveis de demanda atmosférica e nível de estresse hídrico da planta. Estimativas horária e diária mostraram concordância com valores simultâneos medidos pelo pulso de calor e lisímetro, nas parcelas sem restrição hídrica. Para parcelas com restrição hídrica houve perda de precisão na estimativa, devido a dificuldades em corretamente simular a condutância estomática do dossel.

ABSTRACT The precise estimation of transpiration from plant canopies is important for the monitoring of crop water use and management of many agricultural operations related to water use planning. The aim of this study was to estimate transpiration from sunlit and shaded fractions of a maize ( Zea mays L.) canopy, using the Penman-Monteith energy balance equation with modifications introduced by Fuchs et al. (1987) and Fuchs & Cohen (1989). Estimated values were validated by a heat pulse system, which was used to measure stem sap flow and by a weighing lysimeter. A relationship between incident radiation and leaf stomatal conductance for critical levels of leaf water potential was used to estimate transpiration. Results showed that computed transpiration of the shaded canopy ranged from 27 to 45% of the total transpiration when fluctuations in atmospheric demand and the level of water stress were taken in account. Hourly and daily estimates of transpiration showed agreement with lysimeter and heat pulse measurements on the well-watered plots. For the water-limited plots the precision of the estimate decreased due to difficulties in simulating the canopy stomatal conductance.