Efficient water and energy use in irrigation modernization: lessons from Spanish case studies.

#1 Price volatility and food security (2011) #2 Land tenure and international investments in agriculture (2011) #3 Food security and climate change (2012) #4 Social protection for food security (2012) #5 Biofuels and food security (2013) #6 Investing in smallholder agriculture for food security (2013) #7 Sustainable fisheries and aquaculture for food security and nutrition (2014) #8 Food losses and waste in the context of sustainable food systems (2014) #9 Water for food security and nutrition (2015) This report by the High Level Panel of Experts on Food Security and Nutrition (HLPE) has been approved by the HLPE Steering Committee. The views expressed do not necessarily reflect the official views of the Committee on World Food Security, of its members, participants, or of the Secretariat. This report is made publicly available and its reproduction and dissemination is encouraged. Non-commercial uses will be authorised free of charge, upon request. Reproduction for resale or other commercial purposes, including educational purposes, may incur fees. Applications for permission to reproduce or disseminate this report should be addressed by e-mail to copyright@fao.org with copy to cfs-hlpe@fao.org.

Water for food security and nutrition

The application of black soldier fly (BSF), Hermetia illucens based technology to process organic wastes presents a practical option for organic waste management by producing feed materials (protein, fat), biodiesel, chitin and biofertilizer. Therefore, BSF organic wastes recycling is a sustainable and cost-effective process that promotes resource recovery, and generates valuable products, thereby creating new economic opportunities for the industrial sector and entrepreneurs. Specifically, we discussed the significance of BSF larvae (BSFL) in the recycling of biowaste. Despite the fact that BSFL may consume a variety of wastes materials, whereas, certain lignocellulosic wastes, such as dairy manure, are deficient in nutrients, which might slow BSFL development. The nutritional value of larval feeding substrates may be improved by mixing in nutrient-rich substrates like chicken manure or soybean curd residue, for instance. Similarly, microbial fermentation may be used to digest lignocellulosic waste, releasing nutrients that are needed for the BSFL. In this mini-review, a thorough discussion has been conducted on the various waste biodegraded by the BSFL, their co-digestion and microbial fermentation of BSFL substrate, as well as the prospective applications and safety of the possible by-products that may be generated at the completion of the treatment process. Furthermore, this study examines the present gaps and challenges on the direction to the efficient application of BSF for waste management and the commercialization of its by-products. 

Black soldier fly, Hermetia illucens as a potential innovative and environmentally friendly tool for organic waste management: A mini-review

Decoupling analysis of water use and economic development in arid region of China - Based on quantity and quality of water use.

Architectural design and performance evaluation of a ZigBee technology based adaptive sprinkler irrigation robot

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El telecontrol de las comunidades de regantes: una herramienta con un gran potencial para la mejora de la gestión del riego

During sprinkler irrigation, part of the irrigation water emitted by the sprinkler can be lost through the wind drift and evaporation losses (PEA). These losses cause an evapotranspiration (ET) reduction during irrigation and microclimatic and physiological changes. This ET reduction may be beneficial for crop especially during the daytime irrigation. In this work we have measured the gross wind drift and evaporation losses (PEAb) for sprinkler irrigation in solid set sprinkler irrigation within two subplots cultivated with alfalfa both equipped by weighing lysimeters. The PEAb is strongly higher during daytime irrigation than night time irrigation with averages of 11. 6% and 5%, respectively.. Net wind drift and evaporation losses (PEAnetas) were estimated discounting from the PEAb the variation of the irrigated crop ET (ETMT) and the non-irrigated crop ET (ETDT). The results show that during daytime irrigation ETDT exceed the ETMT with averages of 0.73 mm and 0.43 mm h respectively, representing a reduction of ET during the irrigation of 40%. During the nighttime irrigation this reduction in ET was 30%. The PEAb have contributed to satisfy crop water requirements due to the ETMT reduction during irrigation. The average ET reduction arises to 3.91% of total applied water implying a PEAnetas of 7.65%. For nighttime irrigation, this contribution is lower, representing 0.6% of total applied water. The PEAb also contributed to the microclimatic and physiological changes during sprinkler irrigation with a decrease in air temperature, vapor pressure deficit and canopy temperature, more pronounced during daytime irrigation events. These microclimatic and physiological changes remain until 2-3 hours after irrigation event. 1Introducción y Objetivos El riego por aspersión está incrementando su superficie en muchas zonas de España debido a los procesos de modernización llevados a cabo en los últimos 10 años en el marco del Plan Nacional de Regadíos Horizonte 2008. En riego por aspersión, no toda el agua que emiten los aspersores llega al suelo ya que hay una parte que se pierde por evaporación durante el viaje de las gotas de agua hacia el suelo y otra parte por el arrastre fuera de la zona cultivable. Estas pérdidas por evaporación y arrastre (PEA) son uno de los mayores inconvenientes del riego por aspersión. Las PEA según Playán et al (2005) dependen en gran medida del sistema de riego por aspersión (estacionario o móvil) y de las condiciones ambientales. En condiciones de vientos frecuentes y de cierta intensidad, caso del Valle Medio del Ebro, estas pérdidas pueden alcanzar valores de hasta el 30% (Faci et al., 1991) si el riego no se maneja de forma adecuada. Un buen manejo del sistema puede reducir estos elevados valores de PEA a valores entre un 15 y un 20% de media. Las PEA incluyen la evaporación de las gotas durante su trayectoria hacia el suelo, la evaporación del suelo, la evaporación del agua interceptada por los cultivos y del agua arrastrada fuera de la zona de cultivo (Steiner et al. 1983a). La mayoría de las pérdidas se producen durante el desarrollo del riego, a excepción de las pérdidas por evaporación del agua interceptada por el cultivo, proceso que acontece durante el riego y con mayor intensidad en las horas siguientes a la finalización del riego. Las pérdidas por evaporación dependen de la humedad relativa, la temperatura del aire y del agua del riego, la velocidad del viento, la altura de los emisores, la presión de funcionamiento y el diámetro de las gotas de agua (que es a su vez una función de la presión de funcionamiento y del tamaño de la boquilla). En cuanto a las pérdidas por arrastre, están determinas principalmente por la velocidad del viento, diámetro de las gotas y por la altura de vuelo (Edling, 1985; Tarjuelo, 2000; Martinez-Cob et al, 2008). Otra parte importante del agua del riego se pierde por evaporación del agua interceptada por las hojas y tallos (Tolk et al., 1995). Las perdidas por intercepción dependen en mayor parte en la arquitectura de las hojas y del estado vegetativo de las plantas (Norman y Campbell, 1983; Steiner et al, 1983b). Como consecuencia de todas estas pérdidas durante y después del evento de riego, se modifican las condiciones microclimáticas durante el riego por aspersión, produciéndose un descenso del déficit de presión de vapor (DPV) así como de la temperatura del aire (Robinson 1970; Steiner et al. 1983b; Tolk et al. 1995). Este descenso en el DVP contribuye a la reducción de la transpiración del cultivo y por lo tanto puede conservar agua en el suelo que posteriormente puede contribuir a la evapotranspiración del cultivo. Estos cambios microclimáticos durante el riego por aspersión pueden durar hasta varios días después del evento del riego (Kraus, 1966; Kohl y Wright, 1974; Longley et al., 1983), aunque en general en nuestras zonas semiáridas estos cambios se reducen a unas pocas horas después del riego (Martínez-Cob et al., 2008). Los cambios microclimáticos durante el riego por aspersión, causan también cambios fisiológicos en el cultivo que son más importantes en los sistemas de riego por cobertura fija de aspersión porque el tiempo de riego es mayor que en el caso de los pívots y máquinas de riego (Cavero et al., 2009). Los cambios microclimáticos y fisiológicos son más relevantes durante eventos de riego diurno debido a los mayores valores de temperaturas, DPV del aire y actividad fisiológica de las plantas. Este trabajo tiene los siguientes objetivos: 1estimar las PEA brutas que se producen en un sistema de riego estacionario sobre un cultivo de alfalfa. 2determinar y caracterizar la evapotranspiración antes, durante y después del riego de un cultivo de alfalfa y compararla con la que se produce al mismo tiempo en un cultivo de alfalfa que no se está regando, 3estimar las PEA netas (PEAnetas) 4estudiar los cambios microclimáticos antes, durante y después de los eventos del riego 2Material y Métodos Los ensayos se realizaron durante la campaña de riego 2009 en una parcela de riego por aspersión cultivada de alfalfa (Medicago sativa L.) de segundo año equipada con una cobertura fija de 15X15 situada en la finca experimental del CITA en Montañana, Zaragoza (coordenadas geográficas: 41°43’ N latitud y 0°49’ O longitud, y una elevación de 225 m sobre el nivel del mar). Esta parcela es de forma rectangular tiene una superficie de 2 ha y está dividida en dos sub-parcelas de igual superficie (Figura 1). Cada parcela dispone de un lisímetro de pesada de 6.26 m de superficie (2.72 m * 2.30 m), una estación meteorológica completa y un transductor de presión de medida continua instalado en la caña portaaspersor de un aspersor representativo de la finca. Las parcelas son completamente planas y los diseños de la red de riego están preparados para que las diferencias de presión entre los aspersores de la subparcela sean prácticamente nulas. . Figura 1. Esquema del dispositivo experimental: localización de las medidas de las perdidas por evaporación y arrastre PEAb (WDEL); (Lys) lisímetros de pesada; (Met) estaciones meteorológicas; (Pres) transductor de presión; (Sp) aspersor; (ICH) caseta de control del riego; (Cc) pluviómetros. Las estaciones meteorológicas llamadas LisimA y LisimB están compuestas de los siguientes sensores (Figura 2): LisimA: un datalogger Campbell al que se han conectado la célula de carga del lisímetro, una sonda Vaisala, un termómetro de infrarrojos y un pluviómetro. Se registran medias cada 5 min de masa del lisímetro, temperatura y humedad relativa del aire, medias cada 30 min de radiación solar y temperatura de la cubierta vegetal y medias, máximas y mínimas diarias de todas las variables. LisimB: un datalogger Campbell al que se han conectado la célula de carga del lisímetro B, una sonda Vaisala, una anemoveleta YOUNG, un termómetro de infrarrojos y un piranómetro. Se registran medias cada 5 min de masa del lisímetro, temperatura y humedad relativa del aire, velocidad y dirección del viento, medias cada 30 min de radiación solar y temperatura de la cubierta vegetal y medias, máximas y mínimas diarias de todas las variables. Figura 2. Estaciones meteorológicas en las sub-parcelas A y B Para determinar la altura media del agua recogida en cada evento de riego se colocaron 18 pluviómetros alrededor de cada lisímetro. La lámina de agua media recogida alrededor de los lisímetros se corresponderá con la dosis del riego aplicada en los mismos, lo que nos permitirá calcular la evapotranspiración (ETRi) del cultivo durante el riego. También se instaló en cada sub-parcela una malla de 25 pluviómetros (a una altura de 0.85 m) en un marco de aspersión para determinar la alturas de agua media aplicada en cada riego. Las PEAb en cada riego se determinaron como la diferencia entre la descarga de los aspersores y la lámina media recogida en los pluviómetros, tal y como se indica en las siguientes ecuaciones 1 y 2: PEAb (%)= 100 (Ib Icc)/ Ib (1) PEAb (mm)= Ib Icc (2) PEAb: Pérdidas por evaporación y arrastre bruta en mm o en % de agua aplicada, Ib: Lámina bruta media del riego aplicado, en mm, Icc: Lámina media recogida de la malla de 25 pluviómetros, en mm. Se estableció un calendario de riego adaptado a las necesidades hídricas semanales del cultivo (datos de la Oficina del Regante del Gobierno de Aragón) y se alternó el riego de forma que mientras una parcela se regaba (tratamiento “regado”), la segunda no lo hacía (Tratamiento “no regado”) pero ambas parcelas mantuvieron una alta humedad en el suelo, el tiempo mínimo que separé el riego entra parcelas A y B fue de 8 horas. Se registraron cada 5 minutos los cambios de peso de los lisímetros de pesada y se calcularon los promedios de ET (mm h) a lo largo de la campaña de riegos. La ET (mm h) se calculó como la diferencia del peso registrado por el lisímetro entre un tiempo t (horas) y un tiempo t+1 (horas) dividido por la superficie del lisímetro. El cálculo de la ET del cultivo durante el riego

/pdf/evaluacion-de-las-perdidas-por-evaporacion-y-arrastre-y-de-3jxc556kj5.pdf

Evaluación de las pérdidas por evaporación y arrastre y de los cambios microclimáticos durante el riego por aspersión de alfalfa

Virtual water represents all freshwater used in the process of producing a commodity. In the case of agricultural products, many studies have focused on quantifying virtual water flows through international trade products. The concept of virtual water commercialization should be carefully studied as a potential solution for water scarcity, especially in countries facing risks of water shortage in a few years such as in Tunisia. The main idea of this paper is to optimize water use, by the mean of estimation of virtual water in exported crops which have high water consumption. We also analyze the crops that are imported and therefore, might contribute to save water. Commonly exported and imported crops are widely cultivated in the region of Zaghouan characterized by diversity of agricultural products. That’s why it could represent a good case study from Tunisia. In this study we especially focus on olive oil which is one of the most strategic exported products in Tunisia and on wheat as main imported product. We attempt to create technical and economic data sheets through monitoring about 40 farmers in this region. These sheets are not only to estimate the gross margin but also to calculate water demand for each crop allowing the estimation of virtual water. We found out that Tunisia may saves 1.13 m 3 of water per kilogram of wheat if we import it instead of producing it domestically. In the case of olive trees, for an average yield of 2339 kg per hectare we exports 2.10 m 3 of virtual water for every kilogram of exported olive.

http://citarea.cita-aragon.es/citarea/bitstream/10532/2437/1/2013_276.pdf

Contribution of virtual water to improving water security in Tunisia: a case study of wheat and olive growing farms in Zaghouan region.

RESUMEN En el presente trabajo se analizan los resultados de 26 evaluaciones de la distribución de agua de un aspersor aislado realizadas al aire libre y con el viento en calma en una parcela provista de cortavientos de la finca experimental del CITA en Zaragoza. El aspersor utilizado fue un aspersor de impacto con el cuerpo de bronce y dos boquillas de plástico. De acuerdo a los valores de velocidad del viento, dominancia de la dirección del viento y desviación estándar de la pluviometría recogida en cuatro radios de pluviómetros, se seleccionaron 8 de estas evaluaciones para definir la curva radial del aspersor para distintas combinaciones de diámetro de la boquilla principal y presión de funcionamiento. Asimismo las curvas resultantes se compararon con las de otros modelos de aspersor con boquillas de latón. Esta comparación mostró que el modelo de aspersor y tipo de boquilla tienen un efecto importante en la forma de la curva radial y por lo tanto en la distribución de agua. Asimismo, los resultados de estas evaluaciones mostraron que vientos muy flojos pero con dirección dominante provocan importantes deformaciones en la curva radial del aspersor.

/pdf/determinacion-al-aire-libre-de-la-curva-radial-de-descarga-5d5xvw4s42.pdf

Determinación al aire libre de la curva radial de descarga de agua de un aspersor con boquillas de plástico

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