Comparison among monitoring strategies to assess water flow dynamic and soil hydraulic properties in agricultural soils

Irrigated agriculture is usually performed in semi-arid regions despite scarcity of water resources. Therefore, optimal irrigation management by monitoring the soil is essential, and assessing soil hydraulic properties and water flow dynamics is presented as a first measure. For this purpose, the control of volumetric water content, θ, and pressure head, h, is required. This study adopted two types of monitoring strategies in the same experimental plot to control θ and h in the vadose zone: i) non-automatic and more time-consuming; ii) automatic connected to a datalogger. Water flux was modelled with Hydrus-1D using the data collected from both acquisition strategies independently (3820 daily values for the automatic; less than 1000 for the non-automatic). Goodness-of-fit results reported a better adjustment in case of automatic sensors. Both model outputs adequately predicted the general trend of θ and h, but with slight differences in computed annual drainage (711 mm and 774 mm). Soil hydraulic properties were inversely estimated from both data acquisition systems. Major differences were obtained in the saturated volumetric water content, θs, and the n and α van Genuchten model shape parameters. Saturated hydraulic conductivity, Ks, shown lower variability with a coefficient of variation range from 0.13 to 0.24 for the soil layers defined. Soil hydraulic properties were better assessed through automatic data acquisition as data variability was lower and accuracy was higher.

Actividades Experimentales para el Área de Ciencias Naturales

El aula es el espacio adecuado que puede facilitarle al estudiante como establecer la relación entre observación y teoría, y suministrarle la oportunidad para conocer como los científicos tratan las teorías alternativas y/o métodos para elegir la más apropiada y de esta manera llegar a conclusiones. Distintos autores (Novak, 1990; García y otros, 1999; Salinas y Otros, 1992; Salinas, 1996a, Gil Pérez y Valdez Castro, 1996; Capuano y otros, 2001, Martín y otros, 2011) proponen en sus escritos que una actividad importante a desarrollar, con fines a propiciar el cambio conceptual en los alumnos, es el desarrollo de trabajos de experimentos, pues en ese ámbito es donde el alumno, al enfrentar una situación problemática hábilmente presentada, puede entrar en un conflicto conceptual ó cognitivo, al ver que surgen discrepancias entre sus conceptos incorporados y las evidencias que provee el trabajo experimental, pudiendo esto favorecer la modificación de sus ideas previas y abandonar los esquemas mentales no científicos, si correspondiera. Si analizamos la historia de las Ciencias naturales, desde tiempos remotos hasta nuestros días, podremos identificar numerosas e importantes experiencias llevadas a cabo por científicos, que podríamos definir como “experiencias cruciales” (EC), puesto que las conclusiones a las que llegaron, marcaron un hito referencial en la evolución del conocimiento científico, dando lugar al descubrimiento de nuevas leyes, y en algunos casos, dejando de lado otras. Se sabe que los experimentos constituyen actividades muy útiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje de la Física (Salinas y Colombo, 1992; Capuano y otros, 2001), pero esto se hace efectivo siempre y cuando se logre que el alumno reflexione críticamente acerca del trabajo experimental, no lo desarrolle mecánicamente al estilo de una receta, y que la experiencia diseñada logre despertar su interés (Salinas, 1996b). Las prácticas de laboratorio como actividades de mera ilustración son cuestionables (Gil Pérez y Valdez Castro, 1996). El alumno debe ser el principal actor en este ámbito y sentirse partícipe de la formación de su propio conocimiento. Si las prácticas experimentales se piensan y desarrollan, estructuradas de manera tal que resulten significativas para los alumnos, se podría revertir la actitud desinteresada hacia la actividad experimental que ellos presentan y generar las condiciones para favorecer el cambio conceptual en su estructura cognitiva. Si logramos que los alumnos comprendan que las dificultades que ellos experimentan al intentar abordar un nueva situación problemática, son similares a las que tuvieron que enfrentar los científicos en su intento de entender y poder explicar los fenómenos del mundo natural y que éstos, en muchos casos, los resolvieron mediante la práctica experimental, daremos un paso muy importante motivándolos a entender el complejo mundo que los rodea. A partir de estos supuestos resulta por lo menos interesante disponer de un Cuaderno de Experimentos que permita introducir actividades experimentales dentro de las prácticas educativas como una herramienta de útil para la enseñanza de las Ciencias Naturales Bibliografia Capuano, V.; Follari, B.; Dima, G.; De La Fuente, A.; Gutierrez, E. y Perrotta, M., Los experimentos cruciales en la enseñanza de la Física y el espejo de Lloyd. Memorias del Encuentro Nacional de Profesores de Física. Córdoba. pp.119-127, 2001. García, P., Insausti, M. y Merino, M., Propuesta de un modelo de trabajos prácticos de física en el nivel universitario. Enseñanza de las Ciencias, 17 (3), 533-542, 1999. Gil Pérez, D. y Valdéz Castro, P., La orientación de las prácticas de laboratorio como investigación: un ejemplo ilustrativo. Enseñanza de las Ciencias, 14 (2), 155-163, 1996. Martín, J; Cantero, P; Rodriguez, C; Galeasso, A; Rossi, F, Babenco, M. Diseño y construccion de un datalogger para instrumentar la toma de datos en el laboratorio de física. Memorias de la XVII Reuni

Desempenho de sulcadores no desenvolvimento e produtividade da soja em solo submetido a diferentes níveis de compactação

On the national scene, soybean crop occupies a prominent position in cultivated area and volume production, being cultivated largely in the no tillage system. This system, due to the intense traffic of machines and implements on its surface has caused soil compaction problems, which has caused the yield loss of crops. In order to minimize this effect the seeder-drill uses the systems to opening the furrow by shank or the double disc type. The use of the shank has become commonplace for allowing the disruption of the compacted surface layer, however requires greater energy demand and may cause excessive tillage in areas where there is not observed high levels of compaction. Thus, this study aimed to evaluate the effects of furrowers mechanisms and levels of soil compacting on traction requirement by a seeder-drill and on the growing and productivity of soybean in an Oxisol texture clay, in a two growing seasons. The experimental design consisted of randomized blocks with split plots with the main plots composed of four levels of soil compaction (N0 – no tillage without additional compaction, N1, N2 and N3 – no tillage subjected to compaction through two, four and six passes with tractor, respectively) corresponding to densities of soil 1.16, 1.20, 1.22 and 1.26 g cm-3, and subplots by two furrowers mechanisms (shank and double disc) with four replicates. To evaluate the average, maximum and specific traction force requested by the seeder-drill, was used a load cell, with capacity of 50 kN and sensitivity of 2 mV V-1, coupled between the tractor and seeder-drill, whose data are stored in a datalogger system model CR800 of Campbell Scientific. In addition, were evaluated the bulk density, soil mechanical resistance to penetration, sowing depth, depth and groove width, soil area mobilized, emergence speed index, emergence operation, final plant stand, stem diameter, plant height, average number of seeds per pod, weight of 1,000 seeds, number of pods per plant and crop productivity. Data were subjected to analysis of variance, the mean of furrowers were compared by Tukey test (p≤0.05), while for the factor soil compaction, polynomial regression analysis was adopted, selected models by the criterion of greater R2 and significance (p≤0.05) of equation parameters. Regardless of the crop season, penetration resistance increase as soil compaction levels up to around 0.20 m deep, and bulk density influenced the sowing quality parameters, however, did not affect the crop yield. In the first season, there was a higher productivity with the use of the shank type. In the second crop season, the shank demanded greater energetic requirement with the increase of bulk density and opposite situation with the double disc. The locking of sowing lines allow better performance of the shank to break the compacted layer.

Raspberry Pi-pohjainen dataloggeri

Dataloggerit ovat tärkeitä mittaustekniikassa käytettäviä mittalaitteita, joiden tarkoituksena on kerätä talteen mittausdataa pitkiltä aikaväleiltä. Dataloggereita voidaan käyttää esimerkiksi teollista prosessia osana olevien toimilaitteiden tai kotitalouden energiajärjestelmän seurannassa. Teollisen luokan dataloggerit ovat yleensä hinnaltaan satojen tai tuhansien eurojen luokkaa. Työssä pyrittiin löytämään teollisen luokan laitteille halpa ja helppokäyttöinen vaihtoehto, joka on kuitenkin riittävän tehokas ja toimiva. Työssä suunniteltiin ja toteutettiin dataloggeri Raspberry Pi-alustalle ja testattiin sitä oikeaa teollista ympäristöä vastaavissa olosuhteissa. Kirjallisuudesta ja internet artikkeleista etsittiin samankaltaisia laite- ja ohjelmistoratkaisuja ja niitä käytettiin dataloggausjärjestelmän pohjana. Raspberry Pi-alustalle koodattiin yksinkertainen Python-kielinen data-loggausohjelma, joka käyttää Modbus-tiedonsiirtoprotokollaa. Testien perusteella voidaan todeta, että toteutettu dataloggeri on toimiva ja kykenee kaupallisten dataloggereiden tasoiseen mittaukseen ainakin pienillä näytteistystaajuuksilla. Toteutettu dataloggeri on myös huomattavasti kaupallisia dataloggereita halvempi. Helppokäyttöisyyden näkökulmasta dataloggerissa havaittiin puutteita, joita käydään läpi jatkokehitysideoiden muodossa.