This publication provides guidance to water-sector decision makers and planners on how to deal with the quality dimension of groundwater resources management in the World Bank's client countries. There is growing evidence of increasing pollution threats to groundwater and some well-documented cases of irreversible damage to important aquifers. This guide has been produced in the belief that groundwater pollution hazard assessment must become an essential part of environmental best practice for water supply utilities. The guide is particularly relevant for the World Bank's Latin American and Caribbean Region, where many countries have initiated major changes to modernize their institutional and legal framework for water resources management, but may not yet have considered groundwater at the same level as surface water, because of lack of awareness and knowledge of groundwater issues and policy options.

En esta revisión se analiza la información disponible sobre los mecanismos mediante los cuales los nutrientes pueden afectar el uso de agua que realizan las plantas leñosas. Pueden modificarse el consumo de agua (e.g., consumo total por planta, tasa transpiratoria, eficiencia del uso del agua), las relaciones hídricas (e.g., ajuste osmótico, modificaciones en el potencial hídrico, modificaciones en el control estomático) o las características hidráulicas de las plantas (e.g., conductividad hidráulica de raíces, tallo, ramas). Se recopiló la información disponible desde los niveles subcelular, órgano, planta entera y población. Se concluye que la disponibilidad de nutrientes afecta el uso del agua a través de modificaciones en la arquitectura hidráulica en cada nivel de organización, que pueden resultar en diferente consumo de agua a nivel de individuo y población. La variedad de modificaciones posibles hace que resulte difícil predecir el resultado del cambio en la disponibilidad de nutrientes en el uso del agua, ya que además de la interacción entre los recursos abióticos (i.e., agua y cada nutriente) hay que considerar las diferencias genotípicas en la capacidad de respuesta. | In this review, we analyze the information available about the mechanisms by which nutrients can alter plant water use. Water consumption (e.g., total consumption per plant, transpiration rate, water use efficiency), water relations (e.g., osmotic adjustment, changes in water potential, modifications in stomatal control) or hydraulic properties of plants (e.g., root or stem hydraulic conductivity) can be affected by the nutritional status of the plant. Information is analyzed at different levels: subcellular, organ, plant and population. It is concluded that nutrient availability alters hydraulic achitecture at different organization levels, resulting in changes in water use at plant or population level. Possible modifications, and their interactions, make it difficult to predict the way nutrient availability can alter water use. Moreover, besides abiotic factors interactions (e.g., between water and each nutrient), genotypic differences in response capacity have to be taken into account. | Instituto de Fisiología Vegetal

A adequada modelagem da infiltração de água no solo é fundamental para estimação do movimento de água, erosão hídrica, recarga e contaminação de aquíferos. Este trabalho apresenta um modelo para estimativa da infiltração de água no solo (GAML-c), com base no modelo de Green-Ampt-Mein-Larson, que provê descrição da geometria e do deslocamento da frente de umedecimento no solo. Testes experimentais foram conduzidos em Latossolo Vermelho-Amarelo para avaliar o GAML-c, usando-se quatro diferentes cenários: considerando a condutividade hidráulica do solo igual à taxa de infiltração estável (Tie) e a umidade máxima do solo igual ao teor de água na zona de transmissão (&#952;w) (TW); condutividade hidráulica do solo igual à do solo saturado (K0) e a umidade máxima do solo igual &#952;w (KW); condutividade hidráulica do solo igual à Tie e a umidade máxima do solo igual ao teor de água na saturação (&#952;s) (TS); e condutividade hidráulica do solo igual a K0 e a umidade máxima do solo igual &#952;s (KS). Verificou-se que o GAML-c no cenário TW foi o melhor estimador do perfil de umidade do solo, resultando em aceitáveis estimativas da infiltração de água.<br>Soil water infiltration modeling is an important tool to predict soil water redistribution, soil erosion, aquifer recharge and aquifer contamination. This paper presents a model to simulate soil water infiltration (GAML-c), based on the Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) model that provides a description of the geometry and advance of the wetting front in the soil. Experimental infiltration tests were performed in Red-Yellow Oxisol (LVA). GAML-c was evaluated in four scenarios: considering hydraulic conductivity (K0) equal to the stable infiltration rate (Tie) and the maximum soil moisture equal to &#952;w (TW); considering the K0 value determined by constant-head permeameter method and the maximum soil moisture equal to &#952;w (KW); considering K0 equal to Tie and the maximum soil moisture equal to &#952;s (TS); and considering the K0 value determined by the constant-head permeameter method and the maximum soil moisture equal to &#952;s (KS). It was verified that for the scenario TW, the GAML-c model was able to simulate the soil water profile and provide satisfactory predictions of infiltration.

La superficie mundial bajo siembra directa (SD) se ha incrementado en los últimos años. Actualmente ocupa alrededor de 1.000.000 de km2 con la mitad de esta área ubicada en Sudamérica. En Argentina, 250.000 km2 (alrededor del 70% del área total cultivada) están bajo SD. La aplicación masiva de este sistema de manejo del suelo fue llevada a cabo sin evaluar cuidadosamente su impacto en las propiedades físicas del suelo. Algunos autores reportaron desarrollo de estructura laminar bajo SD, lo cual es un potencial impedimento para la entrada de agua. La anisotropía de la conductividad hidráulica saturada (Ks) se debe generalmente a la estructura del suelo, que puede presentar un patrón de macroporos con un sesgo direccional. En el presente trabajo, se estudió la estructura y la anisotropía en la Ks de tres suelos de la región pampeana argentina de diferentes texturas bajo SD. El suelo franco y el suelo franco limoso presentaron estructura laminar en los primeros 10 cm del suelo, con una Ks vertical (Ksv) cinco veces menor a la Ks horizontal (Ksh). El suelo franco arenoso presentó estructura en bloques, con Ksv mayor a la Ksh. Este suelo tuvo la mayor Ksv entre los suelos estudiados. Los resultados mostraron que los efectos de la SD sobre la estructura del suelo y las propiedades hidráulicas relacionadas dependen de la textura del mismo, y que el suelo franco arenoso alcanzó mejores condiciones que los suelos más finos, bajo SD. | Worldwide, no tillage (SD) area has been increasing continuously in the last few years. Currently this soil management system occupies 1,000,000 km2 of the global area with one-half of it located in South America. In Argentina, 250,000 km2 (about 70% of the entire cultivated area of the country) is under SD. The massive application of this management practice was carried out without carefully evaluating its impacts on soils. Surface laminar structure, a potential impediment for water entry into soils, has been reported in soils under SD by some authors. Anisotropy of saturated hydraulic conductivity (Ks) is generally due to the structure of the soil, which may be laminar or platy thus exhibiting a pattern of macropores with a distinct directional bias. Some authors have studied Ks anisotropy in soils with different results. In this research, we studied Ks anisotropy and structure of 3 different textured soils from pampas region, Argentina, under SD. The loam and the silty loam soil presented laminar structure in the first 10 cm with Ks vertical (Ksv) 5 times lower than Ks horizontal (Ksh). The sandy loam soil presented blocky structure, with higher Ksv than Ksh. This soil had the highest Ksv value. The results showed that SD system effects on soil structure and related hydraulic properties depends on soil texture, and that the sandy loam soil reached better conditions than the silty and the silty loam soils, under this system. | Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

Duas fontes de água (rio e poço raso) foram testadas quanto à ação de seus sais sobre atributos hídricos de um Neossolo Flúvico textura franco-argilosa, durante o biênio 2000/2001. O experimento foi realizado numa área de 5.000 m² cultivada com a bananeira Musa sp cultivar pacovan, num esquema fatorial 2 x 3, com duas fontes d'água e três lâminas de irrigação (L1, L2 e L3), via microaspersão. Os resultados mostraram que as lâminas e a qualidade da água não tiveram efeitos significativos sobre a condutividade hidráulica. As curvas de retenção de água apresentaram variações nos valores de umidade retida abaixo da capacidade de campo durante o período de estiagem; no período chuvoso, foram observadas diferenças nas tensões acima da capacidade de campo. A predominância de argila e silte na fração textural, bem como os ciclos de expansão e contração do solo estudado, muito provavelmente, definiu a expressão dos atributos hídricos avaliados, uma vez que a concentração eletrolítica e a Relação de Adsorção de Sódio (RAS) do solo não atingiram valores suficientes para influir nas variáveis analisadas.<br>The influence of the salt content of two contrasting water sources (river and shallow well) on the hydraulic attributes of a clay loam Fluvic Inceptisol were tested. The experiment was carried out in 2000/2001 agricultural year on a 5,000 m² plantation of Musa sp banana, cultivar pacovan. It consisted of a 2 x 3 factorial arrangement of two water sources and three irrigation levels (L1, L2 and L3), applied via microsprinkling. Results showed that the different irrigation levels and water quality did not influence the hydraulic conductivity significantly. Soil water retention curves presented variations in the moisture content retained below field capacity during the dry season, while differences were observed in the tensions above field capacity during the rainy season. The predominance of silt and clay combined with the expansion and contraction cycles of the investigated soil probably determined the expression of the evaluated hydraulic properties since the levels of the electrolyte concentration and the soil Sodium Adsorption Ratio (SAR) were not high enough to influence the analyzed variables.

A produtividade das culturas agrícolas, associada às condições climáticas e edáficas, depende da disponibilidade de água e nutrientes no solo em época e quantidades apropriadas. A falta ou excesso de água no solo são fatores limitantes ao crescimento vegetal e podem diminuir a produtividade. Portanto, estudos que levem a um melhor entendimento de como a água se comporta na zona radicular de uma cultura agrícola no campo são de importância indiscutível ao adequado manejo agrícola. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o método do balanço de água no solo aplicado ao volume de solo explorado pelo sistema radicular de uma planta de citros, considerando cinco profundidades de solo e cinco distâncias horizontais do tronco em duas direções a partir do tronco (uma ao longo e outra perpendicular à linha de plantas) e, então, verificar a contribuição de cada uma das camadas de solo avaliadas à evapotranspiração real da planta. O experimento foi realizado num Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico argissólico em um pomar de citros, no município de Piracicaba (SP), durante dois períodos, um seco (40 dias) e um chuvoso (37 dias). Para atender ao objetivo proposto, um conjunto de 25 tensiômetros (cinco profundidades x cinco distâncias do tronco) foi instalado ao longo da linha e um outro, idêntico, perpendicular à linha, em direção à entrelinha. A armazenagem foi calculada a partir das leituras dos dois conjuntos de 25 tensiômetros cujos potenciais mátricos determinados foram convertidos em umidades volumétricas pelas curvas de retenção da água no solo. A drenagem interna e a ascensão capilar foram estimadas a partir das leituras diárias dos tensiômetros e da função K(fim) (condutividade hidráulica em função do potencial mátrico), por meio da equação de Darcy-Buckingham. Esta função K(fim) para cada profundidade foi determinada pelo método do perfil instantâneo realizado em área adjacente. A precipitação pluvial foi medida por pluviômetro com aquisição automática de dados instalado na área. Os resultados obtidos mostraram que o método do balanço de água proposto foi adequado para avaliar quanto cada camada de solo da zona radicular da planta contribuiu para o consumo total de água (evapotranspiração real) da planta, nos dois períodos estudados. Nesse sentido, a camada de 0,00 a 0,60 m de profundidade mostrou ser a que a planta deva apresentar maior volume de raízes ativas, de acordo com sua maior contribuição ao consumo de água pela planta.<br>Crop yields, associated to weather and soil conditions, depend on the availability of water and nutrients in the soil at the appropriate time and amounts. Lack and excess of water in the soil are limiting factors for plant growth and can reduce the productivity. Therefore, studies leading to a better understanding of how water behaves within the root zone of a field crop are of unquestionable importance for an adequate agricultural management. Objectives of this study were the evaluation of the methodology of soil water balance applied to the soil volume used by the root system of a citrus plant, considering five soil depths and five horizontal distances from the stem in two directions from the stem (one along and the other perpendicular to the plant row); and second, to verify the contribution of each evaluated soil layer to the actual plant evapotranspiration. The experiment was carried out on an Oxisol with a citrus orchard in Piracicaba, state of São Paulo, Brazil, during 40 days (dry period) and 37 days (rainy period). To attain the goal set, two sets of 25 tensiometers (5 depths x 5 distances from the stem) were installed: one along the plant row and the other perpendicular to it. Water storage was calculated from the readings of the two tensiometer sets whose matric potentials were converted into volumetric soil water contents by the respective soil water retention curve. The internal drainage and the capillary rise were determined by the Darcy-Buckingham equation through daily readings of the installed tensiometers and by the function K(phim) (hydraulic conductivity in function of the matric potential). The soil hydraulic conductivity for each depth was determined by the instantaneous profile method in an adjacent area. A rain gauge with automatic data acquisition installed in the area measured the rain. The obtained results allowed the conclusion that the proposed soil water balance methodology adequately evaluated how each soil layer of the plant root zone contributed to the total plant water use (actual plant evapotranspiration) in the two studied periods. In this sense, the 0.00 to 0.60 m soil layer should be the one in which citrus should have the greatest volume of active roots since the contribution of this layer to the plant water use was the highest.

Soil water infiltration modeling is an important tool to predict soil water redistribution, soil erosion, aquifer recharge and aquifer contamination. This paper presents a model to simulate soil water infiltration (GAML-c), based on the Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) model that provides a description of the geometry and advance of the wetting front in the soil. Experimental infiltration tests were performed in Red-Yellow Oxisol (LVA). GAML-c was evaluated in four scenarios: considering hydraulic conductivity (K0) equal to the stable infiltration rate (Tie) and the maximum soil moisture equal to θw (TW); considering the K0 value determined by constant-head permeameter method and the maximum soil moisture equal to θw (KW); considering K0 equal to Tie and the maximum soil moisture equal to θs (TS); and considering the K0 value determined by the constant-head permeameter method and the maximum soil moisture equal to θs (KS). It was verified that for the scenario TW, the GAML-c model was able to simulate the soil water profile and provide satisfactory predictions of infiltration. | A adequada modelagem da infiltração de água no solo é fundamental para estimação do movimento de água, erosão hídrica, recarga e contaminação de aquíferos. Este trabalho apresenta um modelo para estimativa da infiltração de água no solo (GAML-c), com base no modelo de Green-Ampt-Mein-Larson, que provê descrição da geometria e do deslocamento da frente de umedecimento no solo. Testes experimentais foram conduzidos em Latossolo Vermelho-Amarelo para avaliar o GAML-c, usando-se quatro diferentes cenários: considerando a condutividade hidráulica do solo igual à taxa de infiltração estável (Tie) e a umidade máxima do solo igual ao teor de água na zona de transmissão (θw) (TW); condutividade hidráulica do solo igual à do solo saturado (K0) e a umidade máxima do solo igual θw (KW); condutividade hidráulica do solo igual à Tie e a umidade máxima do solo igual ao teor de água na saturação (θs) (TS); e condutividade hidráulica do solo igual a K0 e a umidade máxima do solo igual θs (KS). Verificou-se que o GAML-c no cenário TW foi o melhor estimador do perfil de umidade do solo, resultando em aceitáveis estimativas da infiltração de água.

Duas fontes de água (rio e poço raso) foram testadas quanto à ação de seus sais sobre atributos hídricos de um Neossolo Flúvico textura franco-argilosa, durante o biênio 2000/2001. O experimento foi realizado numa área de 5.000 m² cultivada com a bananeira Musa sp cultivar pacovan, num esquema fatorial 2 x 3, com duas fontes d'água e três lâminas de irrigação (L1, L2 e L3), via microaspersão. Os resultados mostraram que as lâminas e a qualidade da água não tiveram efeitos significativos sobre a condutividade hidráulica. As curvas de retenção de água apresentaram variações nos valores de umidade retida abaixo da capacidade de campo durante o período de estiagem; no período chuvoso, foram observadas diferenças nas tensões acima da capacidade de campo. A predominância de argila e silte na fração textural, bem como os ciclos de expansão e contração do solo estudado, muito provavelmente, definiu a expressão dos atributos hídricos avaliados, uma vez que a concentração eletrolítica e a Relação de Adsorção de Sódio (RAS) do solo não atingiram valores suficientes para influir nas variáveis analisadas. | The influence of the salt content of two contrasting water sources (river and shallow well) on the hydraulic attributes of a clay loam Fluvic Inceptisol were tested. The experiment was carried out in 2000/2001 agricultural year on a 5,000 m² plantation of Musa sp banana, cultivar pacovan. It consisted of a 2 x 3 factorial arrangement of two water sources and three irrigation levels (L1, L2 and L3), applied via microsprinkling. Results showed that the different irrigation levels and water quality did not influence the hydraulic conductivity significantly. Soil water retention curves presented variations in the moisture content retained below field capacity during the dry season, while differences were observed in the tensions above field capacity during the rainy season. The predominance of silt and clay combined with the expansion and contraction cycles of the investigated soil probably determined the expression of the evaluated hydraulic properties since the levels of the electrolyte concentration and the soil Sodium Adsorption Ratio (SAR) were not high enough to influence the analyzed variables.

La relación entre el contenido hídrico volumétrico (θ) y potencial mátrico (ψ) se grafica como una curva de retención de agua (CR) que expresa el proceso de desorción del agua de un medio poroso. La modelización según van-Genuchten representa la distribución del tamaño de poros relacionada con aspectos estáticos del agua-aire. Sin embargo, la disponibilidad de agua para las raíces tiene que ver con aspectos dinámicos de resistencias del sustrato al flujo de agua. Dentro de este marco, los objetivos del trabajo fueron 1) Determinación de los parámetros que identifican las propiedades del equilibrio estático y dinámico referidas a la relación agua aire en dos sustratos y 2) Definición de los criterios básicos para el momento de aplicación del riego y elección de la altura del contenedor según los sustratos evaluados. Se determinaron la capacidad de retención de agua, agua fácilmente disponible y agua de reserva en M1: 80% perlita + 20% turba de Tierra del Fuego y M2: 20% perlita + 80% turba de Tierra del Fuego, se trazaron las CR y las curvas de conductividad hidráulica no saturada, según van-Genuchten. Los parámetros determinados en M1 y M2 han servido de base para conocer su relación agua-aire, sin embargo al trazar las CR se obtuvo información acerca de la presión de entrada de aire, mayor en M2 que en M1, asociadas a la ''tabla de agua'' que se forma en la base del contenedor. La CR sirvió de base para estimar la conductividad hidráulica no saturada, permitiendo cuantificar los umbrales de riego. Toda la información conjunta resultó apropiada para la elección del sustrato y del contenedor adecuado, y del criterio de manejo del riego, demostrando que la CR es una buena herramienta para estimar estos factores dentro de una visión sistémica. Los resultados deberían ser calibrados para cada cultivo. | The relationship between the volumetric water content (θ) and the water potential (ψ) is represented by the function θ = f (ψ) which depicts a water retention curve representing the process of water desorption in a porous media. This model, according to van-Genuchten, represents the pore-size distribution associated with air-water steady state. However, water availability for root uptake is a function of substrate resistance to water flowing. In this framework, the objectives of this study are to 1) determine the parameters which indicate both the static and dynamic properties referred to the air-water relationship in two substrates and 2) select the basic criteria for the proper timing of irrigation as well as the selection of the substrate-container height. Water holding capacity, available water and water buffering capacity were determined in: M1: 80% of perlite + 20% Sphagnum peat moss from Tierra del Fuego and M2: 20% of perlite + 80% of Sphagnum peat moss from Tierra del Fuego. The water retention and unsaturated hydraulic conductivity curves were graphed according to the volumetric water content and adjusted according to the van-Genuchten model. The physical parameters of both substrates were used to estimate their air-water behavior. However, when the adjusted curves were drawn, more detailed information was obtained on the air-entry tension, higher in M2 than in M1, associated to the ''water table'' which is formed in the container bottom. Thus, the water retention curve was also used in modeling the unsaturated hydraulic conductivity which allowed quantifying the irrigation thresholds. All information obtained was appropriate for the selection of the substrate and the proper container and irrigation management scheme. Thewater retention curve is a good tool for selecting both factors with a systematic view. These results should be calibrated for every crop.

A shallow alluvial coastal aquifer in the Batinah area of Oman, with sea-water intrusion that extends several kilometres inland, has been studied experimentally, analytically and numerically. The water table is proved to have a trough caused by intensive pumping from a fresh groundwater zone and evaporation from the saline phreatic surface. Resistivity traverses perpendicular to the shoreline indicated no fresh groundwater recharge into the sea. Using an analytical Dupuit-Forchheimer model, developed for the plain part of the catchment, explicit expressions for the water table, sharp interface location and stored volume of fresh water are obtained. It is shown that by the pumping of salt water from the intruded part of the aquifer, this intrusion can be mitigated. Different catchment sizes, intensities of fresh groundwater pumping, evaporation rates, water densities, sea level, incident fresh water level in the mountains and hydraulic conductivity are considered. SUTRA code is applied to a hypothetical case of a leaky aquifer with line sinks modeling fresh water withdrawal and evaporation. The numerical code also shows that pumping of saline water can pull the dispersion zone back to the shoreline.