Modelos para estimação de assimilação de dióxido de carbono, coeficiente de extinção de radiação solar e produtividade de grãos da cultura de milho

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1 Rvista Brasilira d Agromtorologia, Santa Maria, v. 1, n., p , 004 Rcbido para publicação m /07/003. Aprovado m 16/08/004. ISSN Modlos para stimação d assimilação d dióxido d carbono, coficint d xtinção d radiação solar produtividad d grãos da cultura d milho Modls for stimating carbon dioxid assimilation, solar radiation xtinction cofficint and maiz crop grain productivity Durval Dourado Nto 1,6, Luís Gonzaga Mdiros d Figurdo Júnior, Nilson Augusto Villa Nova 3,6, Milcíads Gadlha d Lima 4, Paulo Augusto Manfron 5,6 Sandro Luis Pttr Mdiros 5 Rsumo - Com o objtivo d stimar a assimilação d dióxido d carbono (a partir dos dados publicados por HEEMST, 1986), o coficint d xtinção da radiação solar (a partir d dados xprimntais rlatados por DOORENBOS & KASSAM, 1994) a produtividad da cultura d milho, foram propostos modlos basados m variávis agromtorológicas da cultura. A partir dos valors mdidos d radiação solar tmpratura, foram stimados os valors d radiação solar fotossintticamnt ativa, assimilação d dióxido d carbono, índic d ára foliar duração do ciclo, considrando as corrçõs quanto à rspiração d manutnção crscimnto, duração do dia índic d colhita pod-s stimar a produtividad d grãos d milho. Os valors stimados d produtividads d grãos d milho foram comparados aos valors obsrvados por LIMA (1995), GADIOLI (1999), FORSTHOFER (00) PIONEER (00) m Piracicaba-SP, Taubaté-SP, Porto Algr-RS, Tupaciguara-MG Barriras-BA, rspctivamnt. A assimilação d dióxido d carbono, durant a fotossínts, é convrtida m massa d carboidrato produzida. Para as simulaçõs ralizadas nsta avaliação, o modlo tv dsmpnho satisfatório. Palavras-chav: modlagm, dióxido d carbono, coficint d xtinção. Abstract - With th purpos of stimating carbon dioxid assimilation using publishd data from HEEMST (1986), th xtinction crop cofficint using DOORENBOS & KASSAM (1994) xprimntal data, and maiz crop productivity, a modl was proposd basd on agroclimatic and crop variabls. With th masurd valus of air tmpratur and solar radiation, th valus of photosynthtically activ solar radiation, laf ara indx and crop cycl duration wr stimatd, considring th corrctions for maintnanc and growth rspiration, xtinction cofficint and harvst indx, th corn grain productivity can b obtaind. Th stimatd valus of grain corn productivity wr compard with obsrvd valus obtaind by LIMA (1995), GADIOLI (1999), FORSTHOFER (00) and PIONEER (00) in Piracicaba-SP, Taubaté-SP, Porto Algr-RS, Tupaciguara- MG and Barriras-BA, rspctivly. Th carbon dioxid assimilation can b convrtd in carbohydrat mass producd during th photosynthsis. Th modl had a satisfactory prformanc. Ky words: modling, carbon dioxid, xtinction cofficint. 1 Engnhiro Agrônomo, Doutor, Prof. do Dpartamnto d Produção Vgtal da Escola Suprior d Agricultura Luiz d Quiroz (USP), Piracicaba, SP. dourado@salq.usp.br. Engnhiro Agrônomo, Doutorando m Irrigação Drnagm do Dpartamnto d Engnharia Rural da Escola Suprior d Agricultura Luiz d Quiroz (USP), Piracicaba, SP. Bolsista CAPES. 3 Engnhiro Agrônomo, Doutor, Prof. do Dpartamnto d Ciências Exatas da Escola Suprior d Agricultura Luiz d Quiroz (USP), Piracicaba, SP. 4 Engnhiro Agrônomo, Doutor, Prof. do Dpartamnto d Engnharia Agrícola Solos da Univrsidad Fdral do Piauí, Trsina, PI. 5 Engnhiro Agrônomo, Doutor, Prof. do Dpartamnto d Fitotcnia da Univrsidad Fdral d Santa Maria, Santa Maria, RS. 6 Bolsista CNPq.

2 350 DOURADO NETO, D. t al. - Modlos para stimação d assimilação d dióxido d carbono... Introdução A importância das condiçõs climáticas, durant a stação d crscimnto na produtividad da cultura d milho, é amplamnt rconhcida por muitos psquisadors. Por outro lado, as caractrísticas agroclimáticas d várias localidads podm influnciar difrntmnt a produtividad final da cultura. A quantificação da rlação, ntr produtividad da cultura variávis agromtorológicas, prmit qu o impacto dssas variávis na produtividad, durant o ciclo da cultura, sja avaliado. Os modlos d simulação d crscimnto prvisão d rndimnto d culturas prmitm fazr simulaçõs m longo prazo, a um baixo custo, utilizando caractrísticas do solo práticas d manjo da cultura durant o príodo m qu dados climatológicos históricos stjam disponívis para um dtrminado local. D acordo com THORNLEY (1976), inúmras vantagns podm sr consguidas com o uso d modlos bm laborados, considrando qu os msmos dvm rsumir, convnintmnt, uma gama d informaçõs, o qu prmit progrssos no conhcimnto da planta suas intraçõs com o ambint, além d sclarcr pontos m qu o conhcimnto sja limitado. Há anos vêm sndo dsnvolvidos modlos d stimativa do rndimnto da cultura d milho, com bas m variávis agromtorológicas outras drivadas do balanço hídrico, porém, com grands limitaçõs, dvido principalmnt, à complxidad dos procssos nvolvidos. Conform LOZARDA & ANGELOCI (1999), a prvisão d rndimnto tornas mais prcisa quando os modlos d simulação são usados para stimar a produção m grands áras. Por outro lado, HOOGENBOOM (000) afirma qu as aplicaçõs dos modlos, com fins d prdição, podm sr fitas tanto prviamnt à smadura, como durant o crscimnto dsnvolvimnto da cultura, ssa informação pod sr usada m nívl d govrno para planjamnto d políticas agrícolas ou por propridads agrícolas d pquno port. Divrsos trabalhos já foram são ralizados para dsnvolvr modlos d simulação d culturas qu rprsntm, adquadamnt, dtrminado procsso, como: o acúmulo d matéria sca nos difrnts componnts da planta, o rndimnto potncial d culturas a assimilação d dióxido d carbono (VAN KEULEN t al., 198; VAN KEULEN & WOLF, 1986; DOORENBOS & KASSAM, 1994, FERRAUDO t al., 1995). Entrtanto, muitos modlos têm sua aplicação limitada pla grand quantidad d informaçõs ncssárias ou plo dsmpnho insatisfatório m condiçõs difrnts daqulas m qu foram dsnvolvidos. Para qu um modlo possa sr utilizado convnintmnt m dtrminado local, é ncssário avaliar su dsmpnho, por vzs, calibrar sus parâmtros ou até msmo introduzir modificaçõs na sua strutura. O prsnt trabalho tm por objtivo propor modlos para: (i) stimar assimilação d dióxido d carbono a partir dos dados publicados por HEEMST (1986); (ii) stimar o coficint d xtinção da radiação solar a partir d dados xprimntais rlatados por DOORENBOS & KASSAM (1994); (iii) stimar a produtividad d grãos d milho. Matrial métodos Com bas nas rlaçõs ntr variávis agromtorológicas a convrsão d nrgia solar m produção d matéria sca, laborou-s o modlo para stimar a produtividad da cultura d milho. Com bas m dados xprimntais obtidos por HEEMST (1986) para assimilação d CO m plantas do grupo C4, propõ-s o sguint modlo: Adc a + b.q + c.q + d.q +.ln( T ) ( ) + j.ln( ) 1 + f.q + g.q + h.q 3 + i.ln T T (1) 0,5. Rs.(1 Pr c) q () 60. H m qu Adc s rfr à assimilação d dióxido d carbono (µl.cm -.h -1 ); Rs, à dnsidad d fluxo d radiação solar global incidnt (cal.cm -.dia -1 ); H, à duração do dia (h); Prc, ao podr rfltor da cultura (cal.cal -1 ); q, à dnsidad d fluxo d radiação solar absorvida, (cal.cm -.min -1 ); T, à tmpratura (ºC) média do ciclo; a, b, c, d,, f, g, h, i, j aos parâmtros mpíricos do modlo proposto dtrminados pla d anális d rgrssão múltipla (a 1, ; b 53, ; c -1,80597; d 310, ; - 0, ; f -0,190506; g 0, ; h - 0, ; i -0,554784; j 0, ). 3

3 Rv. Bras. Agromtorologia, v. 1, n., p , Sndo as massas molculars d CO 44g.mol -1 d CH O 30g.mol -1, a assimilação d dióxido d carbono (µl.cm -.h -1 ) pod sr convrtida m massa bruta d carboidrato produzido (M CHO, g.h -1.cm - d folha), a partir da quação gral dos gass (P.V n.rt) d dados climáticos. Considrando-s a duração do ciclo da cultura (Dc, dias), pod-s stimar o rndimnto d carboidrato total (M CHO, kg.ha -1 ) plas das sguints quaçõs: M CHO 36,585. P. Adc. IAFm. Dc. H T + 73 (3) m qu T s rfr à tmpratura (ºC) média do ar; P à prssão absoluta (atm); H, à duração do dia (h); Z, à altitud local (m); IAF m, ao índic d ára foliar médio (m.m - ), o qual corrspond a, aproximadamnt, 60% do índic d ára foliar máximo, qu normalmnt, ocorr no stádio d florscimnto da cultura. Com bas no concito d DE WIT (1965), concbido para stimar rndimnto potncial d uma cultura através da nrgia disponívl no local considrado, chgou-s às corrçõs ncssárias para stimar o rndimnto potncial da cultura d milho. Essas corrçõs rfrm-s à intrcptação d radiação solar (CRs) à rspiração d manutnção d crscimnto (CR MC ). CRs 1 k. IAF m IAF d k a + b. IAFm + c. m + ( IAF (4) (5) m qu k s rfr ao coficint d xtinção da radfiação solar a, b, c, d aos parâmtros mpíricos do modlo proposto dtrminados m anális d rgrssão (a 0, ; b 0, ; c - 0, ; d 0, ) a partir d dados xprimntais rlatados por DOORENBOS & KASSAM (1994). CR MC a + b. T + c. T (6) m qu a, b, c, d, s rfrm aos parâmtros mpíricos dtrminados m anális d rgrssão (a -64,99114; b -9, ; c 0, ; d - m + d.ln( T ) ) 1,5 +.ln( T ) T 0, ; 36,985813) a partir d dados xprimntais rlatados por DOORENBOS & KASSAM (1994). A fitomassa sca total (FS) pod ntão sr stimada pla da sguint quação: FS M. CR. CR CH O MC (7) Para stimativa da produtividad d grãos (DOORENBOS & KASSAM, 1994), multiplica-s o valor d FS obtido plo índic d colhita (IC), qu s rfr à part colhida m rlação à matéria sca total produzida, ou sja: P( grãos ) FS. IC (1 u) m qu u s rfr à umidad do grão. (8) Para calibração do modlo proposto, foram utilizados dados obtidos por quatro autors: LIMA (1995), qu objtivou validar calibrar o modlo CERES-MAIZE para condiçõs tropicais; GADIOLI (1999), qu tv por objtivo studar a influência d fators ambintais sobr a fnologia rndimnto d milho, além dos trabalhos da PIONEER (00) FORSTHOFER (00). Os nsaios xprimntais foram dsnvolvidos m Piracicaba Taubaté (SP), Porto Algr (RS), Tupaciguara (MG) Barriras (BA), rspctivamnt. Nos xprimntos avaliados m Piracicaba Taubaté (SP), m cada trabalho, três gnótipos (gnótipos XL-50, XL-380 XL-678 m Piracicaba; C-901, C-333B C-806 m Taubaté) d milho com difrnts xigências calóricas para o florscimnto (XL-50: 776 o C.dia - suprprcoc, XL-380: 80 o C.dia - médio, XL-678: 847 o C.dia - tardio; C- 901: 778 o C.dia - suprprcoc, C-333B: 880 o C.dia - tardio - C-806: 793 o C.dia - suprprcoc) foram utilizados, smados m duas épocas distintas (14 d outubro d d agosto d 1994 m Piracicaba-SP; 18 d stmbro d d outubro d 1997 m Taubaté-SP) (Tabla 1). Para stimativa d produtividad d milho, sgundo o procdimnto dscrito, dsnvolvu-s um programa m linguagm d programação Visual BASIC para ambint Windows. s

4 35 DOURADO NETO, D. t al. - Modlos para stimação d assimilação d dióxido d carbono... Rsultados discussão O rsumo qu rlata os valors obsrvados stimados d produtividad d grãos d milho nos xprimntos ralizados por LIMA (1995), GADIOLI (1999), FORSTHOFER (00) PIONEER (00) podm sr obsrvados na Tabla 1 na Figura 1. A comparação dos rndimntos é possívl, porqu tanto os valors stimados quanto os valors obsrvados rfrm-s ao rndimnto potncial (DE WIT, 1965) da cultura d milho, m condiçõs d adquado suprimnto d água nutrints sm sofrr injúrias por pragas donças, sm comptição por água nutrints com plantas daninhas. D acordo as simulaçõs ralizadas, pod-s obsrvar qu os rros d stimativa ultrapassaram 10% apnas m duas situaçõs (Tabla 1), indicando qu o modlo tv dsmpnho satisfatório nsta avaliação. Os rsultados indicam qu as produtividads stimadas plo modlo proposto aprsntaram ajust satisfatório aos dados utilizados (Figura 1). Para calibração do modlo, foram utilizadas produtividads d grãos d milho (valors obsrvados) variando d 503 a Kg.hā 1, m cinco difrnts localidads, nos quais os dsvios variaram d 13% (substimativa) m Taubaté-SP a 9,55% (suprstimativa) m Piracicaba-SP (Tabla 1). Conclusõs D acordo com as stimativas obtidas para Piracicaba-SP Taubaté-SP, pod-s concluir qu o modlo proposto é utilizávl para dfinir a ordm d grandza d produtividad d grãos d milho a partir do conhcimnto d variávis agromtorológicas da cultura. Rfrências bibliográficas DE WIT, C.T. Photosynthsis of laf canopis. Wagningn: Pudoc, p (Agricultur Rsarch Rport 663). DOORENBOS, J.; KASSAM, A.H. Efito da água no rndimnto das culturas. Tradução d GHEYI, H. t al. Campina Grand: UFPB, p. (Estudos FAO: Irrigação Drnagm, 33). FERRAUDO, A.S.; ANDRÉ, R.G.B.; PINHO, S.Z. Modlo agromtorológico para stimar rndimnto d grãos d milho. Rvista Brasilira d Agromtorologia. Santa Maria, v. 3, n. 1, p , FORSTHOFER, E.L. t al. Fnologia, crscimnto dsnvolvimnto d híbridos d molho m três épocas d smadura. In: CONGRESSO NACINAL DE MI- LHO E SORGO. 4., 00. Florianópolis, Rsumos xpandidos..., Florianópolis: ABMS/Embrapa Milho Sorgo/Epagri. 00. (CD-ROM). Tabla 1. Produtividads d grãos d milho obsrvada (P o ) stimada (P ) os rspctivos dsvios (d, %). 1 d Font Local P o (kg.ha -1 ) P (kg.ha -1 ) d 1 LIMA (1995) Piracicaba-SP LIMA (1995) Piracicaba-SP LIMA (1995) Piracicaba-SP LIMA (1995) Piracicaba-SP LIMA (1995) Piracicaba-SP LIMA (1995) Piracicaba-SP GADIOLI (1999) Taubaté-SP GADIOLI (1999) Taubaté-SP GADIOLI (1999) Taubaté-SP GADIOLI (1999) Taubaté-SP GADIOLI (1999) Taubaté-SP GADIOLI (1999) Taubaté-SP FORSTHOFER (00) Porto Algr-RS FORSTHOFER (00) Porto Algr-RS FORSTHOFER (00) Porto Algr-RS PIONEER (00) Tapacigura-MG PIONEER (00) Barriras-BA P Po Po (%) x100

5 Rv. Bras. Agromtorologia, v. 1, n., p , Agricultural and Forst Mtorology, Davis, USA, n. 103, p , 000. LIMA, M.G. Calibração validação do modlo crsmaiz m condiçõs tropicais do Brasil. Piracicaba, p. Ts (Doutorado m Fitotcnia) Escola Suprior d Agricultura Luiz d Quiroz, Univrsidad d São Paulo. Figura 1. Comparação ntr produtividads d grãos d milho obsrvadas (P o, kg.ha -1 ) (LIMA, 1995; GADIOLI, 1999; PIONEER, 00; FORSTHOFER, 00) stimada (P, kg.ha -1 ) plo modlo proposto (valor crítico do coficint d corrlação ao nívl d significância d 1%: r 0,01 0,590). GADIOLI, J.L. Estimativa d rndimnto d grãos caractrização fitotécnica da cultura d milho (Za mays L). Piracicaba: ESALQ, p. Dissrtação (Mstrado m Fitotcnia) Escola Suprior d Agricultura Luiz d Quiroz, Univrsidad d São Paulo. HEEMST, H.D.J. van. Physiological principls. In: VAN KEULEN, H.; WOLF, J. Modling of agricultural production: Wathr, soils and crops. Wagningn: Pudoc, p HOOGENBOOM, G. Contribution of agromtorology to th simulation of crop production and its application. LOZARDA, B.I.; ANGELOCI, L.R. Efito da tmpratura do ar da disponibilidad hídrica do solo na duração d subpríodos na produtividad d um híbrido d milho (Za mays L.). Rvista Brasilira d Agromtorologia, Santa Maria, v. 7, n. 1, p , PIONEER. Rsultados Milho: safra 001/00. Santa Cruz do Sul: Pionr Smnts Ltda, p. THORNLEY, J.H.M. Mathmatical modls in plant physiology: a quantitativ approach to problms in plant crop physiology. London: Acadmic Prss, p. VAN KEULEN, H.; PENNING DE VRIES, F.W.T.; DRESS, E.M. A summary modl for crop growth. In: PENNING DE VRIES, F.W.T.; VAN LAAR, H. H. (Ed). Simulation of plant growth and crop production. Wagningn: Pudoc, 198. p VAN KEULEN, H.; WOLF, J. Modling of agricultural production: Wathr, soils and crops. Wagningn: Pudoc, p.