Clima e agricultura Prof. Dr. Emerson Galvani Laboratório de Climatologia e Biogeografia – LCB Departamento de Geografia – USP

Clima e Agricultura Conteúdo: Unidade 1 - Elementos e fatores do clima: uma revisão - Variação espacial e temporal da radiação solar em superfície; - Importância Ecológica da temperatura, da umidade do ar e do vento; - Distribuição espacial e sazonal das precipitações – enfoque para o cerrado; Unidade 2 – Organização do espaço e clima - Tipos climáticos brasileiros; - Clima e padrões de uso do solo (agrícolas); - O clima como condicionante da produção agrícola; - Clima, perdas na Agricultura e alternativas.

Clima e Agricultura Radiação Solar Fonte primária de todos os processos no planeta (99,7%); Apresenta variação sazonal e espacial que caracterizam o nível energético de cada região; Vamos entender um pouco desta variação.....

Clima e Agricultura Inclinação do equador terrestre que resulta nas estações do ano e não a distância terra-sol.

Grimm, 2004

Radiação no topo da atmosfera (Io) Clima e Agricultura Radiação no topo da atmosfera (Io) Estimada em função: latitude, dia do ano (declinação solar)

Energia no topo da atmosfera

Espectro da Radiação Solar – Destaque para o Vísivel Namômetros

Espectro da Radiação Solar 1 m = 10-3 milímetro – mm (0,001m) 1 m = 10-6 micrômetro-μm (0,000001m) 1 m = 10-9 namômetro - ηm (0,000000001m) 1 m = 10-12 picômetro - ρm (0,000000000001m)

Espectro da Radiação Solar A maior parte da energia radiante do sol está concentrada nas partes visível e próximo do visível do espectro. A luz visível corresponde a ~43% do total irradiado, 49% estão no infravermelho próximo e 7% no ultravioleta.

Efeitos específicos causados por determinadas faixas do espectro Região Espectral Caráter de Absorção Efeito Fisiológico 1000 nm Onda longa absorvidas sob forma de calor. não causam danos e não apresentam efeitos específicos nos processos bioquímicos e fotoquímicos. 1000 – 720 nm Absorvido sob a forma de calor em pequena quantidade. Crescimento das plantas (fotoperiodismo, germinação de sementes, controle de floração e coloração de frutos). 720–610 nm (vermelho) fortemente absorvida pela clorofila . forte atividade fotossintética e fotoperiódica. 610–510 nm (verde, amarelo, laranja) pequena quantidade baixo efeito fotossintético e fraca ação sobre a formação da planta.

Efeitos específicos causados por determinadas faixas do espectro Região Espectral Caráter de Absorção Efeito Fisiológico 510–400 nm (azul) fortemente absorvida pela clorofila e carotenóides forte atividade fotossintética e vigorosa ação na formação da planta 400–315 (UV) fracamente absorvida pela clorofila e protoplasma. efeito sobre a fotossíntese, exerce efeitos de formação; as plantas tornam-se mais baixas e as folhas mais grossas 315–280 nm absorvida pelo protoplasma. grande efeito morfogenético e sobre os processos fisiológicos (é prejudicial à maioria das plantas). < 280 nm mata rapidamente as plantas. Fonte: COMISSÃO HOLANDESA DE IRRADIAÇÃO VEGETAL – 1953 (Mota, 1989).

Efeitos específicos causados por determinadas faixas do espectro

Fotossíntese CO2 + H2O + Energia luminosa (PAR) => [CH2O] + O2 Radiação fotossinteticamente ativa - RFA CO2 + H2O + Energia luminosa (PAR) => [CH2O] + O2

ESTÔMATOS São aberturas (poros estomáticos) na epiderme, responsáveis pelas trocas gasosas e pela transpiração. * folhas de pepino = 100.000 estômatos por cm2 * Gramíneas =10.000 por cm2.

Temperatura do ar CALOR é definido como energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem uma substância. TEMPERATURA é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos individuais. Portanto, a quantidade de calor depende da massa do material, a temperatura não.

Temperatura do ar Tmax=25,7oC A.T.=11,6oC Tmin=14,1oC

Temperatura do ar O conceito de graus-dia (GD) Baseia-se no fato de que a taxa de desenvolvimento de uma espécie vegetal está relacionada a temperatura do meio. Pressupõe a existencia de uma temperatura basal inferior (Tb) e uma superior (TB). GD=Tmédia – Tb

Taxa de desenvolvimento relativo e temperatura base inferior (Tb) e superior (TB) para o desnvolviemnto vegetal. Fonte: Pereira et al. (2002)

Tb (oC) Soma GD(oC) Arroz 12 1990 Feijão 10 1000-1200 Milho 8 1140 Cultura Variedade/cultivar Período Tb (oC) Soma GD(oC) Arroz IAC4440 Semeadura-maturação 12 1990 Feijão - 10 1000-1200 Milho Cargil 805 8 1140 Agroceres 612 1200 BR 201 1190 Soja Santa Rosa 14 1275 Paraná 1030 Tomate 7 700-800 Uva Niagara rosada Poda--maturação 1550 Itália/Rubi Poda-maturação Valores de constante térmica (GDA) e temperatura base inferior (Tb) para diversas culturas. Fonte: Pereira et al. (2002)

Temperatura do ar

Mês Tmed (oC) GDi (oC) N (dia) SomaGD(oC) Soma GDA (oC.d) Novembro 21,9 21,9 - 14 = 7,9 21 165,9 Dezembro 22,4 22,4 - 14 = 8,4 31 260,4 426,3 Janeiro 23,1 23,1 - 14 = 9,1 282,1 708,4 Fevereiro 23,4 23,4 - 14 = 9,4 28 263,2 971,6 Março 22,7 22,72 -14 = 8,7 269,7 1.241,3 Abril 20,9 20,9 - 14 = 6,9 5 34,5 1.275,8 Portanto, a colheita será efetuada em condições normais em 5 de abril totalizando 1275 GD.

Fonte:Pereira et al. 2002

Milho Fonte:Pereira et al. 2002

Milho Fonte:Pereira et al. 2002

Ventos Favoráveis O vento atua no transporte de propriedades: * calor: de regiões mais quentes para mais frias; * vapor d’água: regiões úmidas para regiões mais frias; * dispersão de gases e partículas suspensas no ar: diminui a concentração de poluentes (inverno). Remoção de calor de plantas e animais nas épocas quentes. * Renovação de ar próximo a plantas mantendo o suprimento de CO2 para as folhas durante o processo de fotossíntese. * Dipersão de sementes, pólen, facilitando a dispersão de espécies e a polinização.

Ventos Efeitos desfavoráveis: * Erosão eólica e deformação da paisagem; * Eliminação de insetos polinizadores; * Desconforto animal, devido a remoção excessiva de calor, acelerando o metabolismo animal e diminuindo o ganho de peso. * Deformação de plantas; * Abrasão de partículas do solo danificando tecidos (caules) vegetais; * Fissura de tecidos vegetais pela agitação contínua, permitindo a penetração de microorganismos; * Desfolha por efeito mecânico; * Aumento da transpiração, fechamento de estômatos, queda na taxa de fotossíntese, diminuição do crescimento e produção.

Umidade do ar Umidade é o termo geral usado para descrever a presença de vapor d’água no ar. Esta presença de vapor d’água pode ser descrita quantitativamente de várias maneiras. Entre elas estão a pressão de vapor, a umidade absoluta, a razão de mistura e a umidade relativa.

Umidade do ar Sempre insisto que UR não indica conteúdo de vapor d´água e sim a razão entre a razão de mistura real (w) e a razão de mistura de saturação (ws). A UR indica quão próximo o ar está da saturação, ao invés de indicar a real quantidade de vapor d’água no ar.

Umidade do ar Exemplo 1: Exemplo 3: Ts = 30 oC Tu = 30 oC UR = 100 % UA = 30,34 gH20.m-3 de ar Exemplo 3: Ts = 32 oC Tu = 30,5 oC UR = 89 % UA = 30,34 gH20.m-3 de ar Exemplo 4: Ts = 10 oC Tu = 10 oC UR = 100 % UA = 9,4 gH20.m-3 de ar Exemplo 2: Ts = 20 oC Tu = 20 oC UR = 100 % UA = 17,29 gH20.m-3 de ar

Umidade do ar

Umidade do ar Fonte:Pereira et al. 2002

Umidade do ar Fonte:Pereira et al. 2002

Precipitação Pluvial (chuva) - Precipitãção pluvial (chuva) é a principal entrada de água no sistema nas regiões tropicais; Acentuada variação espacial e temporal; Pode-se afirmar que nas regiões tropicais os sazonalidade é determinada pelo regime de chuvas.

Precipitação Pluvial (chuva) Fonte:Pereira et al. 2002

Mancha de alternária é uma nova doença que afeta algumas tangerinas e seus híbridos. É causada pelo fungo Alternaria alternata f. sp. citri, que produz uma toxina específica para algumas tangerinas e seus híbridos, não afetando laranjas doces, limões e limas ácidas. Fonte: http://www.fundecitrus.com.br

Climograma de Gaussen Bagnouls & Gaussen (1953 ) propuseram o climograma ombrotérmico (de Gaussen). Mês seco seria aquele em que: a) registram-se menos de 10 mm de chuva, a uma temperatura média inferior a 10 oC, b) registram-se menos de 25 mm de chuva, a uma temperatura média compreendida entre 10 a 20 oC, c) registram-se menos de 50 mm de chuva, a uma temperatura média compreendida entre 20 a 30 oC; d) registram-se menos de 75 mm de chuva, a uma temperatura média superior a 30 oC.

O Climograma de Gaussen Mês seco é considerado aquele em que o total mensal das precipitações é igual ou menor que o dobro da temperatura média, ou seja, matematicamente expressamos como sendo: Mês seco P  ou  2*T onde P é a precipitação (mm) e T a temperatura do ar (oC).

Climograma de Gaussen

3. O Climograma de Gaussen

Balanço de Água no Solo Entradas de água: P: precipitação + orvalho; I: Irrigação; Ee: Escoamento superficial (run-in); Dle: Drenagem Lateral AC: ascensão capilar Saídas de água: ET: evapo(transpi)ração; Es: Escoamento superficial (run-off); Dls: Drenagem Lateral DP: drenagem profunda

O Balanço de Água no Solo A chuva e o orvalho dependem do clima da região, enquanto que as demais entradas dependem do tipo de solo e de relevo. As entradas e saídas por escoamento superficial (Ri e Ro) e drenagem lateral (DLi e DLo) tendem a se compensar, assim como AC e DP. ARM = (P + I) - ET A ET (evapotranspiração) pode ser estimada por diversos métodos.

Balanço Hídrico Climatológico Thornthwaite & Mather (1955) propôs uma metodologia de estimar o armazenamento médio de água do solo ao longo do tempo. O BHC fornece estimativa da ETR (evapotranspiração real), da Def (deficiência Hídrica), do Exc (excedente hídrico) e do ARM (armazenamento de água do solo). Para que não haja nem excesso nem deficiência hídrica, a chuva (P) deve ser igual a ETR.

Balanço Hídrico Climatológico

5. Balanço Hídrico Climatológico

Balanço Hídrico Climatológico Pelo BHC: DEF=200,8 mm EXC=618,5 mm Total: 5 meses secos Gaussen: DEF= ?? mm EXC= ?? mm

Balanço Hídrico Climatológico Pelo BHC: DEF=295,3 mm EXC=115,7 mm Total: 8 meses secos Gaussen: DEF= ?? mm EXC= ?? mm Total: 5 meses secos

Balanço Hídrico Climatológico

Balanço Hídrico Climatológico

Balanço Hídrico Climatológico

Domínios Climáticos Brasileiros - Koppen

Domínios Climáticos Brasileiros – IBGE, 1990

Deficiencia Hídrica

Exemplo de Zoneamento Climático

Exemplo de Zoneamento Climático

Relação produtividade * Clima I=def/Necessidade da cultura

Relação produtividade * Clima

“Na safra 1997/98 quando os deficits hídricos alcançaram valores elevados (entre 100 e 120mm aproximadamente) na fazenda Verde (Rondonópolis) todos os cultivares de ciclo tardio sofreram significativas quebras de produtividade (reduções que variaram de 50 a 80% em relação a PPP), sobretudo em solos arenosos. Entretanto os cultivares precoces, que neste ano foram semeados mais cedo que os tardios, apresentaram rendimento elevado (igual a PPP). Deste modo, houve uma compensação na média final da produtividade da soja. Estratégias como estas tem contribuído para minimizar os efeitos do clima no rendimento final da soja...

...de qualquer modo, os coeficientes encontrados, embora tenham sido em geral fracos, mostraram que cerca de 40 a 50% da variação dos rendimentos da soja neste sistema de produção pode estar relacionada com as condições climáticas durante o ciclo fenológico das plantas” (SANTOS, 2002)

VII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CLIMATOLOGIA GEOGRÁFICA ZONEAMENTO CLIMÁTICO DO ESTADO DE SÃO PAULO

Procedimentos: Construir os mapas de isolinhas com os elementos meteorológicos (precipitação, temperatura média anual e do mês mais frio) e dos elementos do balanço hídrico (ETR, DEF e EXC), Plote os valores de cada localidade e efetue a Interpolação. Escolher uma cultura. Verificar as exigencias témicas e hídricas e proceder o mapeamento das áreas aptas, inaptas e marginais para o cultivo;

Sitios Interessantes: www.inmet.gov.br (clicar em agrometeorologia e/ou climatologia) www.agritempo.gov.br http://ciiagro.iac.sp.gov.br/ www.iapar.br Grato pela atenção Email: egalvani@usp.br www.geografia.fflch.usp.br