LCE 306 Meteorologia Agrícola. Clima x Doenças de Plantas. Aula # 14. Prof. Paulo Cesar Sentelhas

Transcrição

1 LCE 36 Meteorologia Agrícola Prof. Paulo Cesar Sentelhas Aula # 14 Clima x Doenças de Plantas Efeito do binômio Temperatura-Umidade na ocorrência de doenças ESALQ/USP 218

2 O ciclo das doenças de plantas e sua relação com as condições ambientais

3 A ocorrência de doenças nas plantas depende da interrelação entre o patógeno, o hospedeiro e o ambiente Homem Hospedeiro Doença Ambiente Patógeno

4 Hospedeiro Interações Patógeno-Hospedeiro-Ambiente Inoculação Dispersão Ambiente Chuva/Irrigação Orvalho Umidade Vento Temperatura Homem Germinação Penetração Colonização Lesões férteis Esporulação Pedro Jr. (1989)

5 Variáveis do ambiente e seu efeito nas diferentes fases das doenças Fase: Infecção (Germinação e penetração) Colonização (Incubação, latência) Produção de inóculo (esporulação) Dispersão Sobrevivência do inóculo (esporos e outros) Variáveis meteorológicas: DPM, Temperatura Temperatura da folha Umidade, temperatura, radiação solar Vento, temperatura, UR%, água (orvalho, chuva, irrig.) Temperatura, UR% e radiação solar

6 Efeito do molhamento foliar em uma doença bacteriana Câncro Cítrico Infecção Dispersão Esporulação

7 Efeito do molhamento foliar em uma doença fúngica Antracnose do Milho Germinação Penetração

8 Teliósporo (Puccinia sp.) com apressórios e tubo germinativo sobre uma folha Urediniósporo (Hemileia vastatrix) produzindo estruturas de infecção, tubo germinativo ramificado e apressórios, 2 horas após inoculação. Estômato Tubo germinativo Apressórios Esporo

9 Requerimento de umidade Apesar do ambiente exercer influência em todas as fases da doença, as duas fases mais importantes são a germinação e a penetração, pois requerem condições ótimas de temperatura e duração do período de molhamento (DPM). Alto Médio Baixo Alto Médio Baixo Alto Médio Baixo Alto Médio Baixo Inoculação Germinação Penetração Colonização Esporulação

10 Fatores (macro, topo e micro) climáticos que afetam a ocorrência e proliferação das doenças de plantas

11 O clima e sua variabilidade são condicionados por diversos fatores, podendo ser esses classificados como FIXOS e DINÂMICOS Fatores FIXOS Fatores DINÂMICOS Associados à localização geográfica do local: Latitude - Estações do ano, Altitude, Continentalidade e Sistemas Predominantes (massas de ar, frentes, etc) Associados à variabilidade da circulação da atmosferas nas diferentes escalas espaciais (global, zonal e local), levando as condições meteorológicas a variar no tempo (var. interanual) e no espaço (var. espacial)

12 Macroclima e sua Variabilidade

13 Fatores do Topoclima Espigão Configuração do terreno Meiaencosta Baixada Face voltada para o N As baixadas são mais frias e úmidas, favorecendo a ocorrência de doenças de plantas

14 Exposição do terreno Os terrenos voltados para o sul (face sul) são mais frios e úmidos, favorecendo a ocorrência de doenças de plantas

15 Número de noites com DPM>=1h Efeito do Macro e Topoclima na Ocorrência de Doenças 25 2 Ubatuba 15 Pinda Baixo Pinda Baixo 1 Pinda Alto 5 Campinas Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Meses (Camargo et al. (1967) Só foi observada a doença (Mal das folhas em seringueira) quando houve mais de 12 noites, no mês, com DPM 1 horas

16 Fatores do Microclima Viveiro coberto com tela Sistemas Agroflorestais Estufas plásticas Mata virgem Mata em regeneração

17 As três escala espaciais dos fenômenos meteorológicos são extremamente importantes para a ocorrência de doenças já que os microorganismos causadores delas serão condicionados pelo ambiente. O ambiente para os patógenos é fruto da interação das três escalas: macro, topo e micro, pois dentro de um mesmo macroclima poderão existir diferentes topoclimas e nestres diferentes microclimas

18 Práticas agrícolas e seus efeitos no microclima e na ocorrência de doenças

19 Época de Semeadura

20 Irrigação Sistema x microclima Fator Sulco Inundação Gotejo Aspersão Porcentagem do solo umedecido Aumento da DPM em folhas e frutos Diminuição da temperatura das plantas Efeito sobre os fungicidas Não Não Não Sim Não Não Não Sim Não Não Não Lavagem

21

22

23 DPM (horas) LEB 36 - Meteorologia Agrícola Cultivo Protegido - Estufa Estufas fechadas - aumento da temperatura e da DPM Dia de observacao Estufa Ar livre Qg Qg H LE Convecção H LE LE H H LE LE H > DPM < DPM

24 Cultivo Protegido Túnel Alto Túneis altos - efeito guarda-chuva, reduzindo a DPM e a incidência de doenças Ano Agrícola Com cobertura plástica Antracnose cacho Míldio cacho Podridões Mancha das folhas 26/ / Ano Agrícola Antracnose cacho Sem cobertura plástica Míldio cacho Podridões Mancha das folhas 26/ / Hernandes et al., (28)

25 Medidas e estimativas das principais variáveis ambientais que afetam a proliferação das doenças de plantas

26 Dentre as variáveis meteorológicas, as que mais afetam a ocorrência e proliferação das doenças de plantas são: Temperatura do ar Tar Duração do Período de Molhamento Foliar DPM

27 Medida da temperatura do ar Uso de termômetros, termopares e termistors Medida relativamente simples

28 Medida da DPM Sensores eletrônicos Medida mais complexa, pois depende não só das condições meteorológicas, mas também das características da cultura.

29 Teste da Confiabilidade dos Sensores de DPM

30 Observação Visual da formação e secamento do orvalho Formação do orvalho em milho Formação do orvalho em gramado Folha de milho com molhamento por orvalho nas primeiras horas da manhã

31 LWD (hours) Teste do Sensor de DPM X 2 18 Visual Obs. Flate Plate ME = MAE = 37 min 4 2 Day 1 Day 2 Day 3 Day 4

32 LWD (h) LWD (h) LWD (h) a) Elora, ON, Canada b) Piracicaba, SP, Brazil ab 14.9a 13.61b 12.99c 12.39d a 9.46a 8.48c 9.9b 9.2bc Sensor's height (cm) Sensor's height (cm) c) Ames, IA, U.S.A Efeito da altura do sensor na DPM a 8.56b Sensor's height (cm)

33 LWD Crop (h) LWD Crop (h) LWD crop (h) 3 a) Corn, Elora 3 b) Cotton, Piracicaba y =.7773x R 2 = y =.7988x R 2 = LWD 19 cm (h) LWD 17 cm (h) 3 c) Muskmelon, Ames DPM Cultura X DPM gramado (Altura do abrigo) 5 y =.7585x R 2 = LWD 15cm (h)

34 LWD corn - Top (h) LWD Crop (h) LWD_coffee (h) LWD_cotton (h) 3 a) Corn, Elora DPM cultura x DPM gramado (3 cm) y = 1.318x R 2 = LWD turfgrass - 3cm (h) 1 3 b) Muskmelon, Ames 25 5 y = 1.71x R 2 = LWD_grass (h) 1 5 y = 1.193x R 2 = y = 1.478x R 2 = LWD turfgrass - 3cm (h) LWD_grass (h)

35 Qual sensor é melhor?

36 Piracicaba, SP - Brasil º 15º 3º 45º 6º Medida Padrão Figura 1 Sensores cilíndricos instalados em diferentes ângulos em relação a horizontal e sensor de placa instalado a 45º. Todos os sensores de DPM foram instalados a uma altura de 3 cm acima da superfície gramada. Piracicaba, SP, 25

37 DPM Sensor Cilíndrico (horas) Sensor Cilíndrico x Sensor de Placa o 15 o 3 o y = 1,665x - 1,182 R 2 =, y = 1,571x - 1,6955 R 2 =, y = 1,81x R 2 =, o 6 o y = 1,7x - 1,4552 R 2 =, y = 1,415x R 2 =, DPM Sensor de placa

38 Piracicaba, SP - Brasil

39 LWD (h) - Decagon LWD (h) - Decagon LWD (h) - Decagon Campbell x Decagon (15 o ) Campbell x Decagon (45 o ) y = 1,1514x - 2,995 R 2 =, y = 1,472x - 3,1845 R 2 =, LWD (h) - Campbell LWD (h) - Campbell 25 2 Campbell x Decagon (6 o ) y = 1,432x - 3,1991 R 2 =, LWD (h) - Campbell O ângulo de instalação teve efeito na DPM medida pelo sensor Decagon

40 Como os sensores de medida da DPM são pouco utilizados, a opção passa a ser estimar a DPM com dados observados nas estações meteorológicas. Modelos Empíricos São aqueles baseados na relação existente entre a DPM e a umidade relativa do ar (UR): Quanto > a UR, > a DPM Modelos Físicos São aqueles baseados nos princípios físicos da formação do orvalho e da evaporação do orvalho e/ou chuva. Requer diversas variáveis meteorológicas, entre as quais o saldo de radiação

41 Modelos Empíricos de Estimativa da DPM a) Número de Horas com UR 9% (NHUR 9% ) Molhamento presente quando UR 9% b) Depressão do Ponto do Orvalho (DPO) DPO = T ar To Molhamento presente DPD < 1.8 o C Secamento do molhamento DPO > 2.2 o C c) Limiar Extendido (EXT_RH) Molhamento presente UR > 87% Molhamento ausente UR < 7% UR entre 7 and 87%, molhamento está presente quando UR aumenta + que 3% por 3 min e começa a evaporar quando UR diminui - que 2% por 3 min

42 Umidade Relativa (%) 1, UR% - NHUR>9% 8, 6, 4, 2,, : 12: : 12: : 12: : 12: : 12: : Hora Noite1 Noite 2 Noite 3 Noite 4 Noite 5 2 horas 4,5 horas 14 horas 11,5 horas 6 horas

43 Estimated LWD (hours) Estimated LWD (h) Estimated LWD (h) Teste de Modelos Empíricos da DPM a b c Ames Elora Florence Piracicaba d e f g h i j k l RH 9% DPD EXT_RH Observed LWD (hours)

44 Modelo Físico de Estimativa da DPM Modelo de Penman-Monteith LE s Rn 12 es rb s * Ta ea

45 LE + LE - Esse modelo considera que o molhamento se inicia quando LE >, e o secamento do molhamento se dá quando o total de água condensado durante a noite é consumido pela evaporação equivalente ( LE < ). DPM Formação do orvalho Secamento do orvalho LE+ LE- LE- = LE+ Dia 1 24h Dia 2

46 Estimated LWD (h) - 19 cm Estimated LWD (h) - 3 cm Estimated LWD (h) - 11 cm DPM estimada PM x DPM medida sensor 24 2 a 24 2 b y = 1.338x y = 1.15x 4 R 2 =.925 n = 58 days 4 R 2 =.8415 n = 58 days ME = +.47 h MAE =.76 h Measured LWD (h) - 19 cm 24 Measured LWD (h) - 11 cm ME = +.2 h MAE =.89 h 2 c y = 1.529x 4 R 2 =.8699 n = 58 days ME = +.78 h MAE = 1.5 h Measured LWD (h) - 3 cm

47 Modelagem Agrometeorológica de Doenças de Plantas Sistemas de Alerta e Análises de Riscos Climáticos

48 Efeito Combinado Temperatura x DPM DPM = Fator limitante Ocorre ou não ocorre Temperatura = Fator moderador / intensificador Com que velocidade ocorre Exemplo 1: Mal das Folhas da Seringueira (Microcyclus ulei): - T = 24ºC, DPM = 6h para ocorrer infecção - T = 2ºC, DPM > 8h para ocorrer infecção - T = 16ºC, DPM =?? Não ocorre infecção

49 RDL LEB 36 - Meteorologia Agrícola RDL RDL Exemplo 2: Efeito Combinado Temperatura x DPM A máxima severidade de Ramulose do Algodoeiro (Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides): - T = 15ºC, não ocorre - T = 2ºC, ocorre com 5 horas de DPM - T = 25ºC, ocorre com 3 horas de DPM - T = 3ºC, ocorre com 2 horas de DPM - T = 4ºC, não ocorre Temp 15 Temp Temp 25 Temp Temp 35 Temp LWD (hours) LWD (hours) LWD (hours)

50 Efeito Combinado Temperatura x DPM acima

51 Efeito da Chuva Climas tropicais: Porquê da importância da chuva. Fator 1: Tempo quente e úmido Temperatura constante (varia pouco) DPM = f ( chuva) Fator 2: Dispersão de inóculo Dissolução de matriz gelatinosa, liberação de esporos Respingos disseminação para plantas e tecidos adjacentes Logo: INFECÇÃO = f ( chuva)

52 Disease development rate Disease development rate Efeito da Chuva Exemplo 1: Mancha de Alternária, Girassol Exemplo 2: Ramulose, Algodoeiro 1..8 Inoculated 25 Inoculated 26 Model 1..8 Inoculated 25 Inoculated 26 Model Cumulative FI-tw. -.2 Very Low Low High Medium Cumulative rainfall (mm w eek -1 )

53 Efeito da Chuva Exemplo 3: Ferrugem Asiática - Soja r =,95

54 Sistemas de Alerta Fitossanitário Sistema de previsão da ocorrência de doenças baseado no princípio de que os sintomas da doença que a planta apresenta são resultado do processo de INFECÇÃO que ocorreu em um período anterior. Germinação & Penetração Período de infecção condicionado pela Tar e DPM Colonização Período Latente: varia de 5 a 3 dias f (Tipo de doença e Tar) Lesões Sintoma Visível

55 Sistemas de Alerta Fitossanitário Exemplo 1 Sarna da Macieria Sistema de Mills (Mills (1944)). Temperatura média do período noturno A DPM Presença de ascósporos Temperatura média Intensidade da infecção no período LEVE MODERADA FORTE da DPM ( o C) DPM (horas/semana)

56 Sistemas de Alerta Fitossanitário Exemplo 2 - Podridão parda do Pessegueiro Pulverizações preventivas baseadas na fenologia (início e no final do florescimento) Pulverizações curativas sempre que o produto T * DPM > 14 Nível de Infeccão Tmed noturna x DPM Leve 14 Moderado 2 Forte 3

57 Sistemas de Alerta Fitossanitário Exemplo 3 - Podridão da batata (Phytophtora infestans) 1 passo = Grau de severidade baseado na DPM 2 passo = Severidade acumulada + chuva T noturna Grau de Severidade ( o C) DPM (horas) 7 a a a Núm. de dias Severidade Acumulada em 7 dias com chuva < > 6 em 7 dias Código de mensagem < > NÃO PULVERIZAR FICAR ALERTA 1 PULV. Em até 7 DIAS 2 PULV. Em até 5 DIAS.

58 Sistemas de Alerta Fitossanitário Exemplo 4 Requeima e Pinta Preta do Tomateiro

59 RESULTADOS NA CULTURA DO TOMATE Local Tradicional Monitorado Diferença Guararapes - SP Faz. Sta Lúcia % Faz. Tangará % Patos de Minas - MG Pivot % Pivot % Gotejo % Altinópolis -SP Faz. São José e Tereza 15,5 11 2,7% Guaíra - SP Faz. Sta. Helena % Prof. Dr. Modesto Barreto FCAV/UNESP

60 Vantagens dos Sistemas de Alerta Fitossanitário Racionalizar o uso de agrotóxicos Usar só quando necessário Melhorar o controle de doenças Usar o produto certo na hora certa Reduzir custo de produção Elimina pulverizações desnecessárias Reduzir riscos de contaminação Aplicadores Consumidores Ambiente Reduzir riscos de resistência dos patógenos Valorização do produto final

61

62 Exemplo 1 Zoneamento da favorabilidade climática para a ocorrência da ferrugem alaranjada da cana-de-açúcar nas principais regiões produtoras do Brasil e da Austrália Mestranda: Dayana Lardo dos Santos Orientador: Prof. Dr. Paulo Cesar Sentelhas PPG Engenharia de Sistemas Agrícolas

63 Mapa de Favorabilidade Climática para a Ferrugem Alaranjada em SP IFAC x SEV 29/1 Média = 3,9 Média = 6,7 Média = 7,3

64 Exemplo 2 Zoneamento Agroclimático do Risco de Ocorrência da Podridão Floral dos Citros no Estado de São Paulo Ana Raquel Soares Colletti Paulo Cesar Sentelhas

65 Zoneamento Agroclimático do Risco de Ocorrência da Podridão Floral dos Citros no Estado de São Paulo

66 Teste rápido #14 1) Quais são os principais elementos meteorológicos associados à ocorrência de doenças de plantas e como eles afetam o processo infeccioso? 2) O que é DPM e como ela pode ser determinada? 3) O que são os sistemas de alerta fitossanitário e para que eles servem?