Escopo da Bioclimatologia Vegetal - IAPAR · BIOCLIMATOLOGIA VEGETAL Efeitos do ambiente físico...
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Escopo da Bioclimatologia Vegetal
Paulo Henrique CaramoriPhD AgrometeorologiaPesquisador do IAPAR
Ribeirão Preto, 9 a 11 de abril de 2006
Conceito de Biometeorologia
• BIOMETEOROLOGIA é uma ciência multidisciplinar que analisa as interações entre os processos atmosféricos e os organismos vivos – plantas, animais e humanos. Estuda os processos de resposta aos fluxos de energia e matéria dentro da biosfera.
Conceito de Bioclimatologia
• Bioclimatologia é um ramo da climatologia que estuda os efeitos do ambiente físico sobre os organismos vivos, considerando um longo período de tempo.
BIOCLIMATOLOGIA VEGETAL
Efeitos do ambiente físico sobre as plantas
Busca-se padrões de resposta em função das condições climáticas
Dificuldades de atuação
• Multidisciplinaridade – Potencial para geração de conflitos entre equipes
• Necessidade de conhecimento em áreas diversas como física, matemática, meteorologia, agronomia, fisiologia vegetal e bioquímica
• Risco de se tornar genérico• Domínio conexo com outras disciplinas
Linhas de atuação da bioclimatologia vegetal
• Índices bioclimáticos – Graus-dia, Horas de Frio, Índices fototérmicos, Evapotranspiração
• Classificação climática
• Fenologia de plantas
• Épocas de Plantio
• Zoneamento Agrícola
Ferramentas de análise
• Métodos estatísticos– Pacotes estatísticos computacionais
• Modelagem e Simulação– Linguagens de programação– Programas estruturados
• Sistemas de Informação Geográfica
Natureza e coleta dos dados• Dados meteorológicos – estações climatológicas
convencionais e automáticas• Dados fenológicos – Aparecimento dos estágios
e duração das fases fenológicas (emergência, florescimento, maturação, colheita)
• Dados fenométricos – Biomassa, produção, rendimento
• Interações com doenças e pragas – ocorrência e duração dos ciclos em função do clima
Exemplos de Aplicações
A estação de crescimento
Primeira Geada de Outono
Última Geada de Primavera
Jan Dez
Temperatura varia com altitude, latitude e longitude
• Tmínima = a + b*lat + c*long + d*alt
Tmínima – medida nas estações meteorológicas
Tmín de 3 a 4oC a 2 m de altura
T relva em torno de 0oC
TEMPERATURA ( C )
ALTU
RA
(cm
)
3 0 0
2 5 0
2 0 0
1 5 0
1 0 0
5 0
010 2 3 4 5
Gis/
2000
INVERSÃO TÉRMICA
GEADA
Risco de geadas pode ser estimado com base nas temperaturas mínimas registradas
em abrigos meteorológicos
Tmín. < 3oC geada
Probabilidade de geadas no Paraná
O conceito de Graus-dia• Réaumur (1735) – Somatório de temperaturas do ar
durante o ciclo de diversas espécies resultava em um valor constante.
• CONSTANTE TÉRMICA – quantidade de energia que uma espécie necessita para atingir a maturação
GRAUS-DIA (GD) OU UNIDADES TÉRMICAS
)2
minmax(1
TbTTGDn
i−+= ∑
=
Assume resposta linear da planta entre Tb e Tótima
Sob deficiência hídrica pode haver variações na duração das fases
Espécies que respondem ao fotoperíodo não se ajustam ao conceito
Tb = temperatura base inferior de crescimento
LIMITAÇÕES:
Graus-Dia Acumulados
Aplicações:
• Escolha de Material Genético Compatível Com o Regime Térmico Local
• Planejamento de Épocas de Plantio
• Estimativa de Épocas de Colheita
• Estimativa do Potencial de Infestação Por Insetos (Pragas)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
SET
OUT
NOV
DEZ
JAN
FEV
MAR
ABR
MAI
JUN
JUL
AGO
GDA
Pindorama, SP Limeira, SP Itararé, SP
Precoce
Meia Estação
Tardia
Laranja Tb = 13 oC
Cedido por Antônio Roberto Pereira – ESALQ - USP
ABACATEPRECOCE
Zonas de Zonas de MaturaçãoMaturação
2800 GD
Tb = 10 oC
Boletim Técnico 225 CATI
DFMP = -83,48 + 8,59 Lat + 0,18 Alt
Cedido por Antônio Roberto Pereira – ESALQ - USP
Boletim Técnico 225 CATI
3500 GD
Tb = 10 oC
DFMME = -225,16 + 15,61 Lat + 0,28 AltZonas de Zonas de MaturaçãoMaturação
ABACATE
MEIA ESTAÇÃO
Cedido por Antônio Roberto Pereira – ESALQ - USP
UVA DE MESA – SP
Época de Colheita Provável
Poda em Agosto
Colheita Fim de Dez a Início de Jan
Poda em Setembro
Colheita Fim de Jan a Início de Fev
Niagara Rosada 1550 GD Tb = 10 oC
Bebedouro, SP: Lat = 20o 57’ S Alt = 529 m
UVA DE MESA: Época de Colheita Provável – SP
Exemplo de Cálculo
Cedido por Antônio Roberto Pereira – ESALQ - USP
Poda em Março
182 dias – Colheita em Início de Outubro
Bebedouro, SP: Lat = 20o 57’ S Alt = 529 m
Itália/Rubi 1990 GD Tb = 10 oC
UVA DE MESA: Época de Colheita Provável – SP
Cedido por Antônio Roberto Pereira – ESALQ - USP
O conceito de Horas de Frio
• Espécies vegetais de clima temperado necessitam de repouso invernal para indução do florescimento e brotação
• Somatório de temperaturas abaixo de 7oC é um indicador da necessidade de repouso
• Existe grande variação entre espécies e cultivares
Horas de Frio
•Macieiracultivar precoce: 300 HFcultivar tardia: 800 HF
•Pessegueiro e Nectarinacultivar precoce – 100 HFcultivar tardia – 500 HF
EXEMPLOS
Fonte: Pereira et al. (2002). Agrometeorologia – Fundamentos e Aplicações Práticas
Fonte: Herter, F.G. e Wrege, M. S., 2004
Disponibilidade de Horas de Frio no Sul do Brasil
Fenologia Agrícola
Estádios Fenológicos da Cultura do Milho
Cedido por Luiz Marcelo Sanz – Embrapa Milho e Sorgo
ESQUEMA DA FENOLOGIA DO CAFEEIRO ARÁBICA
DOS
SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO
GEMAS FLORAIS DOS FRUTOS
CHUMBINHOCRESCIMENTO E FRUTOS FRUTOS
MATURAÇÃO
RAMOS
DOSDOSGEMAS VEGETATIVAS DORMÊNCIA DAS E EXPANSÃO
FLORADA,FORMAÇÃO DAS
1º ANO Fenológico 2º ANO Fenológico1ª FASE 2ª FASE 3ª FASE 4ª FASE 5ª FASE 6ª FASE
VEGETAÇÃO E INDUÇÃO, GRANAÇÃO
PENEIRA BAIXA
REPOUSOE SENESC.
ETp = 700 mmDIAS LONGOS7 MESES
DIAS CURTOSETp = 350 mm
PEQUENAS
PERÍODO VEGETATIVO REPOUSO PERÍODO REPRODUTIVO AUTO-PODA
NOVO PERÍODO VEGETATIVO
FOLHASSECA: AFETA GEMAS E PRODUÇÃO DO ANO SEGUINTE
SECA: SECA:CHOCHAMENTO
SECA: BOA BEBIDA
Camargo, A. P. & Camargo, M.B.P. (2001)
1. SET- MAR: Vegetação e formação das gemas vegetativas2. ABR-AGO: Indução, crescimento e dormência das gemas florais
3. SET-DEZ: Florada, chumbinho e expansão dos frutos4. JAN-MAR: Granação dos frutos5. ABR-JUN: Maturação dos frutos6. JUL-AGO: Repouso e senescência dos ramosCedido por Marcelo Paes de Camargo – IAC - SP
Gema dormente
Florada
Gema entumecida
Abotoado
Fase 2: JUN-AGO Fase 2: AGO-SET
Fase 3: AGO-SET Fase 3: SET-OUTPezzopane, J.R. et al., 2003
Chumbinho
Verde-cana
Chumbão
Grão-verde
Fase 3: OUT-NOV Fase 3: NOV-DEZ
Fase 4: JAN-FEV Fase 4: FEV-MAR
GranaçãoGranação
Pezzopane, J.R. et al., 2003
Cereja
Seco
PassaFase 5: ABR-MAI Fase 5: MAI-JUN
Fase 5: JUN-JUL
MaturaçãoMaturação
Pezzopane, J.R. et al., 2003
ZONEAMENTO AGRÍCOLA
ZONEAMENTO DO RISCO CLIMÁTICO
• RADIAÇÃO SOLAR
• TEMPERATURA
• PRECIPITAÇÃO
• VENTOS
PRINCIPAIS ELEMENTOS CLIMÁTICOS QUE AFETAM
A PRODUÇÃO AGRÍCOLA
0ºC 10ºC 30ºC 35ºC
Danos por FrioTEMPERATURA
REPOUSO RESPIRAÇÃOABORTO DE
FLORES
Geadas IDEAL Danos por Calor
CRESCIMENTO
ÁGUA• TRANSPORTE DE NUTRIENTES
• FOTOSSÍNTESE
• PLANEJAMENTO DE:
- ÉPOCAS DE PLANTIO E SEMEADURA
- COLHEITA
- PRÁTICAS CONSERVACIONISTAS
PRECIPITAÇÃO
Maior Causador de Frustraçãode Safras em todo o Mundo
ÁGUA
FASES CRÍTICAS
✔ Plantio e Emergência
✔ Florescimento / Enchimento dos grãos
Zoneamento do risco climático
ENFOQUE: Estabelece nível de risco aceitável e indica:
1- Regiões climaticamente aptas
2- Épocas de semeadura adequadas para culturas anuais
RELEVO – Altitude e latitude afetam a temperatura
ESTAÇÃO DE CRESCIMENTO
Cor vermelha representa período sujeito a geadas
ParanavaíLondrinaCascavel
Ponta GrossaGuarapuava
PalmasJan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov DezJANJAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Determina o ciclo economicamente viável de culturas anuais
Etapas do Zoneamento Agrícola
Levantamento de Dados de Produção
1- Dados de área plantada e produtividade por município
2- Áreas de concentração da cultura nos últimos anos
3- Limites extremos de exploração comercial
Etapas do Zoneamento Agrícola
Reuniões com Especialistas da Cultura
1- Levantar todos os dados de experimentação sobre épocas de semeadura / avaliações de produtividade
2- Resgatar trabalhos anteriores
3- Levantar todas as exigências climáticas da cultura durante o seu ciclo
Etapas do Zoneamento Agrícola
Dados de Solos e Relevo
1- Característica físicas e hídricas dos solos, para determinar a capacidade de retenção de água
2- Mapas de altitude com valores a cada pixel de 800 m ou 90 m
Etapas do Zoneamento Agrícola
Análise Climática
1- Organização dos dados meteorológicos
2- Determinação da disponibilidade climática - temperatura, chuvas, radiação solar, umidade, ventos 3- Determinação dos riscos climáticos – temperaturas extremas (geadas, resfriamentos, temperaturas altas), veranicos, excesso de chuvas
4- Determinação da estação de crescimento para cada cultura pelo risco de geadas e temperaturas baixas
Zonas homogêneas quanto à época de semeadura/plantio
Culturas Anuais - São determinadas pela coincidência das épocas de semeadura de
menor risco em diversos locaisCulturas perenes – Áreas aptas / inaptas
INTEGRAÇÃO:Solos, relevo, clima e exigência da cultura
Validação dos Resultados
1- Discussões com especialistas da cultura
2- Apresentação aos técnicos envolvidos com a cultura
3- Reanálise e ajustes
IMPACTOS - CULTURA DO MILHO NO PARANÁ
• Área plantada: 1,4 milhão ha• Produtividade: 5,5 mil kg/ha• Produção: 7,7 milhões ton.• Valor da produção: R$ 205 milhões de reais• Dados do IAPAR:
– Plantio 1 mês antes ou após período idealcausa perdas de 10 a 40% na produtividade
– Admitindo perdas médias de 10% com plantio fora da época ideal:
PREJUÍZOS ANUAIS DE R$ 20,5 MILHÕES DE REAIS
Fonte: IBGE
Produção Agrícola Municipal 2002Municípios com e sem Zoneamento Agrícola
variação da área colhida em relação à área plantada
Área Plantada(ha)
Área Colhida(ha)
Variação(%)
Área Plantada(ha)
Área Colhida(ha)
Variação(%)
Algodão herbáceo(em caroço) 609.967 606.918 0,50% 154.025 153.513 0,33%
Arroz(em casca) 2.089.431 2.073.636 0,76% 1.084.799 1.070.690 1,30%
Feijão(em grão) 1.871.194 1.831.575 2,12% 2.425.748 2.284.056 5,84%
Milho(em grão) 9.147.530 8.931.040 2,37% 3.105.164 2.777.633 10,55%
Soja(em grão) 14.606.774 14.593.072 0,09% 1.775.261 1.772.369 0,16%
Sorgo granífero(em grão) 414.416 329.796 20,42% 101.227 93.807 7,33%
Trigo(em grão) 2.002.423 1.955.834 2,33% 149.408 149.068 0,23%
TOTAL 30.741.735 30.321.871 1,37% 8.795.632 8.301.136 5,62%
Municípios com Zoneamento Municípios sem ZoneamentoCulturas Zoneadas
PROAGRO: n° de Adesões
Fonte: BACEN1994: 2° semestre
145
55
91114 115
193
288
396
146
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Adesões Linear (Adesões)
PROAGRO: Adicional
7,02
6,33
3,87
2,72 2,68 2,60 2,582,27
2,70
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Alíquota Média (%)
Linear (Alíquota Média (%))
Fonte: BACEN1994: 2° semestre
Novos Desafios• Mudanças climáticas
• Biocombustíveis• Sistemas agrícolas sustentáveis
- Sistemas Agroflorestais- Agroecologia
• Manejo de pragas e doenças- Uso Racional de Agrotóxicos