CLIMA E PRODUTIVIDADE DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR NA MICRORREGIÃO DE CAMPO MOURÃO, PR, SUL DO BRASIL

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1 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, o de 21 CLIMA E PRODUTIVIDADE DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR NA MICRORREGIÃO DE CAMPO MOURÃO, PR, SUL DO BRASIL MSc. Ivonete de A. Souza 1 iasouza@usp.br 1 Aluna de Doutorado do programa de pós-graduação em Geografia Física da FFLCH USP Prof. Dr. Emerson Galvani 2 egalvani@usp.br 2 Departamento de Geografia FFLCH USP Resumo: A microrregião de Campo Mourão localizada na região Centro-Oeste paranaense, situada entre as latitudes e longitudes de 23º45 95 S e 24º35 46 S, 51º58 5 W e 52º37 24 W e altitudes de 349 m a 759 m. O objetivo deste trabalho foi identificar a influência do clima (chuva, deficiencia hídrica e excedente hídrico) na produtividade da cultura da cana-de-açúcar. Para essa cultura a temperatura ótima situa-se entre 22 a 3 C, sendo que nessas condições a cultura apresenta seu máximo crescimento e desenvolvimento. Nos trópicos e subtrópicos essa cultura demanda de água de um mínimo em torno de 12 mm/ano. As condições de variabilidades hídricas, precipitação pluvial, os excedentes e as deficiências hídricas, são atributos relevantes da variação anual de produção e produtividade. Uma vez que a cultura da cana-de-açúcar tem ciclo de doze e dezoito meses. Utilizou-se na análise um período de 3 (1977 a 27) anos de dados do atributo do clima e para as variáveis da cultura (área, produção e produtividade) um período de 17 anos (199 a 27). Dados fornecidos pela Secretaria de Estado da Agricultura e do Abastecimento e Estação Climatológica de Campo Mourão e pelo IBGE. O total anual de chuva variou em torno de 11 a 26 mm, com média histórica de 1644,4 mm. Quanto à relação entre as variáveis, identificou-se correlação significativa entre deficiência hídrica versus produtividade e chuva e produtividade. Apresentando está última correlação maior que a primeira. Os resultados indicaram que a variabilidade pluviométrica, os excedentes hídricos e as deficiências hídricas são importantes no acréscimo/decréscimo da produtividade da cana-de-açúcar. PALAVRAS-CHAVE: balanço hídrico de cultura, deficiência hídrica, excedente hídrico, variabilidade pluvial, produtividade agrícola. 1

2 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais Introdução Grande parte do território brasileiro é ocupada pela atividade primária, portanto, com economia baseada na agricultura. Dentre seus produtos agrícolas, tem como destaque a cultura da cana-de-açúcar. Essa cultura coloca o Brasil em primeiro lugar, no cenário internacional, como maior produtor e exportador de açúcar de cana no mundo. Dos vários Estados desse País, o estado do Paraná é o segundo maior produtor, precedido apenas pelo estado de São Paulo. A maioria das regiões paranaenses é basicamente agrícola. Em específico, destacase a região Centro-Ocidental pela dependência nessa atividade, a qual, atualmente, emprega parte considerável de suas terras a cultura da cana-de-açúcar. Cultura esta destinada preferencialmente a produção de combustível (etanol) e açúcar. Essa cultura, de modo geral, exige para o seu pleno desenvolvimento condições de clima preferencialmente Tropical, com variações sazonais bem definidas, ou seja, uma estação chuvosa e quente e outra seca e fria. Pois sua produtividade e qualidade da sacarose são também intensamente influenciadas pelas condições climáticas durantes os vários subperíodos de crescimento do cultivo. A deficiencia hídrica, por exemplo, é mais critica nos primeiros três meses de desenvolvimento da planta. A planta da cana-de-açúcar é considerada semiperene, portanto sujeita às variações climáticas locais durante o ano todo. É exigente, sobretudo, de chuva nas fases de crescimento e desenvolvimento e de um período de restrição hídrica ou térmica (repouso fisiológico) na fase de maturação para favorecer o acúmulo de sacarose (Machado, 28). Para tanto, pode-se dizer que o clima ideal é aquele que apresenta duas estações distintas, uma quente e úmida, para proporcionar a germinação, perfilhamento e desenvolvimento vegetativo, seguido de outra fria e seca, para promover a maturação (Crispim, 26). A qualidade e o rendimento da cana-de-açúcar, que dá sustentação econômica da atividade, variam, sobretudo em função do clima, em específico do atributo pluviométrico. Para essa cultura a umidade do ar e do solo é um fator causador da variabilidade anual de sua produção e produtividade, exigindo em regiões tropicais e subtropicais de um mínimo em torno de 12 mm/ano. A temperatura ótima situa-se em torno de 22 a 3 C, sendo que nessas condições a cultura apresenta seu máximo crescimento. Acima de 38 C não há crescimento e abaixo de 2º C o desenvolvimento da cultura é considerado nulo (Barbieri & Villa a, 1977; Doorembos & Kassan, 1979; Magalhães, 1987; Alfonsi, 2). 2

3 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, o de 21 Pesquisas sobre clima e produção da cana-de-açúcar mostraram quebra de produtividade entre 9% e 43% em função de deficiência hídrica na cultura da cana-deaçúcar (Rossin et al., 26). Ainda segundo eu (29) a deficiência hídrica na fase inicial de desenvolvimento vegetativo limitou o crescimento, desenvolvimento e a produtividade dessa cultura. Assim, este trabalho teve por objetivo verificar a relação entre desvios de precipitação/excedente/deficiencia hídrica e produtividade da cultura da cana-deaçúcar nos municípios agroindustriais da microrregião de Campo Mourão, PR, no período de 199 a 26. Localização e caracterização da área estudada O Brasil está localizado na América do Sul faz divisa com doze países e limita-se a leste com o oceano Atlântico. O território brasileiro é composto por vinte e sete Estados e dentre eles o Paraná, em destaque no mapa, é objeto de estudo deste trabalho (Figura 1). A área estudada, a microrregião de Campo Mourão, situa-se na região Centro- Ocidental paranaense e é composta por quatorze municípios, (Figura 1). Área está localizada entre as latitudes de 23º46 S, longitudes de 52º26 42 W e 52º16 35 W respectivamente, e altitudes médias que variam de 345 a 751 metros. Possui uma área total de 7.69,266 km 2 e uma população estimada em 26 de habitantes. Em função basicamente da latitude e altitude, predomina nessa região o clima subtropical (Cfa), ou seja, clima pluvial temperado sempre úmido e temperatura média do mês mais quente em torno de 22º C, (MAACK, 22). Os meses mais chuvosos são os de dezembro, janeiro e fevereiro, enquanto os mais secos são os meses de junho, julho e agosto. As médias das temperaturas máximas variam de 27º C a 29º C e as mínimas de 15º C a 18º C, (IAPAR, 2). O relevo apresenta características suave ondulado, suave ondulado a ondulado e ondulado e altimetria de 2 a 1 metros. 3

4 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais COLÔMBIA VENEZUELA GUIANA SURINAME GUIANA FRANCESA EQUADOR PERU BRASIL BOLÍVIA PARAGUAI CHILE ARGENTINA URUGUAI 1 2 Figura 1 Localização da área estudada destacando os municípios da microrregião de Campo Mourão, PR. Material e Métodos Para este estudo utilizaram-se dados de chuva e de produção da cultura da cana-deaçúcar (área plantada em hectares (ha), quantidade produzida em toneladas (ton) e rendimento em ton/ha). Para o primeiro atributo dados de um período de trinta anos, 1977 a 26, obtidos por meio da SEAB/ECPCM (Secretária da Agricultura e do Abastecimento de Campo Mourão/Estação Climatológica Principal de Campo Mourão). E para o segundo, uma série de dezessete anos, 199 a 26. Estes obtidos por meio do PAM/IBGE (Produção Agrícola Municipal/Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) e do programa Balanço Hídrico de Cultura (BHC). Empregou-se também o BHC para determinar as condições de Excedente (EXC) e Deficiência (DEF) hídricas do solo. Essas condições hídricas foram verificadas através do programa computacional denominado Balanço Hídrico, desenvolvido por Rolim et al, (1998). Os dados foram manipulados com ajuda do software Excel, para a elaboração de tabelas e gráficos estatísticos. A análise estatística empregada nas variáveis envolveu soma e média aritmética, diagrama de dispersão, coeficiente de correlação e determinação (CRESPO, 22) entre os desvios de precipitação e os desvios de produtividade para a microrregião estudada com produção agroindustrial (Engenheiro Beltrão, Fênix, Peabirú, Quinta do Sol e Terra Boa). O diagrama de dispersão fornece uma idéia da correlação existente. O coeficiente de correlação indica o grau de intensidade da correlação (que pode variar de +1 4

5 Méd Set Méd 1143,6 1644,4 137,3 2576,1 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, o de 21 (relação direta) e 1 (relação inversa)) entre as variáveis e o sentido dessa correlação. Valores iguais a um ou próximos indicam forte relação entre as variáveis. Valores próximos de zero significa que existe pouco relacionamento entre as variáveis. Portanto, -1 r +1. E o coeficiente de determinação deve ser interpretado como a proporção da variação total da variável dependente (Y) que é explicada pela variação da variável independente(x). Para determinar os dados de EXC e DEF utilizou-se a série de dados de chuva e temperatura dos anos agrícolas de 199/91 a 26/7. A maioria dos municípios agroindustriais da microrregião encontra-se num raio de abrangência da estação climatológica em torno de 5 km, no máximo. Resultados e Discussões - Análise dos dados de chuva e produtividade Com os dados pluviométricos foram calculados os totais anuais de chuva e a média mensal de chuva do período de 1977 a 27 (Figura 2 e 3). O total anual de chuva variou entre 1143,6 mm a 2576,1 mm e a média do período de 1644,4 mm. Do período de 31 anos de chuva analisado, constatou-se que (Figura 2): treze anos obtiveram chuvas abaixo de 16 mm, dos quais cinco com totais abaixo de 14 mm. ros dez anos apresentaram totais entre 14 e 17 milímetros. Os demais anos, portanto, com totais de chuva acima de 17 mm. Desses destacaram-se os anos de 1983, 199 e 1998 com chuva acima de 2 milímetros, aumento entre 22% a 52% acima da média Figura 2 Total anual e média mensal de chuva, período de 1977 a 27, região de Campo Mourão, PR. Fonte: SEAB/ECPCM (27). 5

6 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais Com relação à média mensal de precipitação do período obteve-se um valor de 137,3 milímetros. Os totais de chuva acima de 15 mm mensais ocorrem nas estações de primavera, outono e verão e abaixo de 1 mm no inverno. (Figura 3). Os dados da cultura da cana-de-açúcar e de chuva do período de 199/91 a 26/7 estão representados na Tabela 2. Os municípios agroindustriais apresentaram médias do período de área plantada de 2.7,3 ha, produção de ,9 ton e produtividade de 88,2 ton/ha. Quanto às chuvas o mais baixo total ocorreu no ano de 1995/96 com valor de 1327,6 mm e o mais elevado em 1997/98 com 294,8 mm e média de 1644,5 mm. Tabela 2 Dados dos totais anuais de chuva e média dos dados da cana-de-açúcar, para 17 anos nos municípios agroindustriais da microrregião estudada. Ano Área (ha) Produção (ton) Produtividade (ton/ha) 199/91 146,3 86, , , 1991/ ,6 88,2 755, ,8 1992/ ,4 94, , , 1993/ ,2 1, 1.64, ,6 1994/ , , ,4 1995/ ,6 87, , ,2 1996/ ,7 83,1 2.14, ,8 1997/98 294,8 93,3 2.68, ,8 1998/99 191,5 95, , ,2 1999/ 1366,8 77,8 2.17, ,2 2/1 1582,8 79, , ,2 21/2 1462,7 86, , ,6 22/3 1787,2 8, , ,8 23/4 1586,3 96, , ,8 24/5 1591,3 89,7 2.67, ,6 25/6 1481,1 76, , ,6 26/7 1698,1 92,4 3.34, ,4 Média 1644,5 / *1644,4 88,2 2.7, ,9 * média 3 anos Conforme mostra o gráfico de desvio, houve cinco anos com ocorrências de aumento na produtividade, quando o total de chuva esteve acima da média, e seis situações de redução na produtividade quando o desvio de precipitação esteve abaixo da média (Figura 4 A). O coeficiente de correlação foi de r=,4 valor este considerado como uma correlação moderada entre as chuva e produtividade, de acordo com o gráfico de dispersão (Figura 4 B). 6

7 199/ / / / /99 2/1 22/3 24/5 26/7 Produt (ton/ha) Produt (ton/ha) VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, o de 21 A Desvio chuva r=,4 Desvio Produt B y =,19x -,4393 R2 =,132 r=,4 Figura 4 Desvios (A) e dispersão (B) anuais de chuva e de produtividade da cana-de-açúcar nos municípios agroindustriais da área estudada. Os anos com produtividade que não responderam à variabilidade pluviométrica, ou seja, chuva anual acima da média e produtividade abaixo e vice versa, tiveram a seguinte distribuição mensal e quantidade (Figura 5): Em 1992/93 a distribuição esteve bem próxima da média mensal para a maioria dos meses; 1994/95 a maioria dos meses da fase de maior exigência em água pela cultura tiveram chuva acima da média; 1996/97 teve sete meses com chuva abaixo da média; 22/3 apresentou seis meses com chuva abaixo da média, desses três no início da cultura; em 23/4 ocorreram cinco meses com chuva abaixo da média intercalados com meses acima da média e; em 24/5 os cinco primeiros meses foram intercalados com meses ora acima ora abaixo da média. Dentro dessa distribuição de chuva mensal os totais anuais entre 1 e 2 mm abaixo da média mantiveram produtividade com desvio positivo em relação à média. 7

8 Set Set Set Set Set Set Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais /93 Total=1531,4 mm /3 Total=1787,2 mm /95 Total=1441,4 mm /4 Total=1586,3 mm /97 Total=1972,7 mm /5 Total=1591,3 mm Figura 5 Distribuição mensal e total anual de chuva para os anos com desvio de produtividade contrária ao desvio de chuva. -Análise dos dados de EXC e DEF hídrica versus Produtividade Os dados de EXC e DEF hídrica, extraídos do BH de Cultura, são para os anos agrícolas de 199/91 a 26/27. A média desse período foi de 166,7 mm para o EXC e de 31,2 mm para a DEF. E média de produtividade de 88,9 ton/ha. Com a média do período de cada uma dessas variáveis e da produtividade, calculou-se o desvio anual em relação à média. Com esses dados calculou-se também o coeficiente de correlação entre as variáveis hídricas e produtividade (Tabela 3). Nesse período de tempo os valores mais elevados de EXC hídrico ocorreram nos anos agrícolas de 1996/96 a 1998/99 com desvio em relação à média de 572,4, 433,1 e 311,2 mm e os mais baixos nos anos de 199/91, 1994/95 e 21/2 com desvios negativos de 914,5, 338,4 e 333,7 mm. A DEF hídrica teve os valores mais elevados nos anos de 1993/94, 1997/98 e 22/3 desviando negativamente da média em 22,, 8

9 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, o de 21 27,1 e 24,4 mm e os mais baixos em 1996/97, 21/2 e 24/5 com desvios positivos de 23,3, 25, e 72,6 mm. Tabela 3 Dados de EXC, DEF, Produtividade, desvios (d i ) em relação à média e coeficiente de correlação (r), período 199/91 a 26/7 nos municípios canavieiros. Ano EXC (mm) d i EXC DEF (mm) d i DEF Produt. (ton/ha) d i Produt 199/91 152,1-914,5 22,7-8,4 86,9 -,8 1991/ ,4 2,7 34,9 3,7 88,2 5,2 1992/ ,2 62,6 18,6-12,5 94,1 11, 1993/ ,4 32,7 9,2-22, 1, 1,9 1994/95 728,3-338,4 15,1-16, 9,8-1, 1995/96 844, -222,7 3,7 -,4 87,9-5,9 1996/ ,1 572,4 54,5 23,3 83,1 4,4 1997/ ,8 433,1 4,1-27,1 93,3 6,2 1998/ ,9 311,2 28, -3,2 95,1-11,1 1999/ 18, -58,7 29,9-1,3 77,8-9,6 2/1 11,9-55,8 31,1 -,1 79,3-2, 21/2 732,9-333,7 56,2 25, 86,9-8,5 22/3 1125,4 58,7 6,7-24,4 8,5 7,4 23/4 167,1,4 43,2 12, 96,3,7 24/5 179, 12,4 13,8 72,6 89,7-12,5 25/6 145,6-21,1 24,4-6,8 76,4 3,4 26/7 139,5-27,2 17, -14,2 92,4 4,2 Média 166,7 31,2 88,2 (r),24 -,57 Nesse período a variabilidade hídrica no solo e a produtividade tiveram o seguinte comportamento: entre EXC hídrico e produtividade houve oito e nove anos, respectivamente, com desvios positivos e os desvios negativos somaram oito anos, tanto para EXC quanto para a produtividade (Figura 6A). Para a DEF hídrica e produtividade foram cinco e nove anos de desvios positivos, enquanto para os negativos foram dez e oito anos, respectivamente (Figura 6B). Embora aumento ou diminuição da variável hídrica nem sempre coincide com aumento ou redução da produtividade, conforme indica o gráfico de dispersão analisado na seqüência. 9

10 PRODUT (ton/ha) PRODT (ton/ha) EXC (mm) 199/ / / / / / / / / / 2/1 21/2 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 PRODUT (ton/ha) DEF (mm) 199/ / / / / / / / / / 2/1 21/2 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 PRODUT (ton/ha) Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais A DESV EXC DESV PRODUT 14 1 B DESV DEF DESV PRODUT Figura 6 Desvios de EXC (A) e DEF (B) hídrica com a produtividade nos municípios canavieiros da área estudada, período de 199/91 a 26/ O gráfico de dispersão apresentou linearidade, embora não perfeita, entre as variáveis hídricas e produtividade sinalizando que existe correlação entre as variáveis. Ou seja, o crescimento de uma variável (Y dependente) está diretamente ligado ao crescimento da outra (X independente). Entre a variável EXC hídrico e produtividade a linearidade foi positiva e para DEF hídrica e produtividade, linearidade negativa (Figura 7A e B). O coeficiente de correlação para EXC hídrico e produtividade foi de r=,24. Este valor, no entanto, expressa uma fraca correlação entre as variáveis. O coeficiente de determinação foi de R 2 =,579, ou seja, que 5,79% da variação da produtividade é explicada pela variabilidade do EXC hídrico. Para a DEF hídrica e a produtividade o coeficiente de correlação foi de r=,57, indicando intensidade moderada de correlação entre essas variáveis. Com coeficiente de determinação de R 2 =,326, explicando que 33,% da variação da produtividade se deve pela variabilidade da DEF hídrica (Figura 7A e B). A EXC (mm) y =,52x - 1E-14 R2 =,579 r=,24 B 16 y = -,1773x - 9E R2 =, r= -, DEF (mm) Figura 7 Dispersão de EXC (A) e DEF (B) hídrica versus produtividade da cultura de canade-açúcar para os municípios da microrregião de Campo Mourão com produção agroindustrial, período de 199/91 a 26/7. 1

11 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, o de 21 Os valores de correlação entre a variável DEF hídrica versus a variável produtividade revelam que existe correlação significativa entre essas. E que o valor com sinal negativo expressa que há diminuição da produtividade quando houver aumento da DEF hídrica. Conclusão A menor variabilidade anual das chuvas no período de tempo estudado ficou em torno do mínimo exigido pela cultura da cana-de-açúcar. E o ano com total mais elevado ficou 27,4% acima da média. Quanto ao grau de correlação entre as variáveis, só não houve correlação significativa entre a variável EXC hídrico e produtividade. Para as demais variáveis, DEF versus produtividade e chuva e produtividade, existe correlação significativa. Sendo que para a segunda variável a correlação foi mais intensa que para a primeira. A correlação positiva entre chuva e produtividade mostra que há tendência de aumento de produtividade quando houver aumento nos totais de chuva. E a correlação negativa entre DEF e produtividade é que normalmente ocorre quebra de produtividade com aumento na DEF hídrica, ou seja, em anos mais secos. Assim, as análises de correlação entre desvios de precipitação e produtividade indicam que a variabilidade pluviométrica é um controle importante no acréscimo/decréscimo da produtividade da cultura da cana-de-açúcar. Referencias Bibliográficas eu, M. L., at al., 29, Balanço hídrico, crescimento e produtividade de cana-deaçúcar em Alagoas, In: XVI Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, Belo Horizonte, UFV, pp Alfonsi, R.R., 2, Agrometeorologia e sua importância para uma agricultura racional e sustentável, In: Sant anna Neto; Zavatini, J. A. (Org.), Variabilidade e mudanças climáticas: Implicações ambientais e socioeconômicas. ingá: EDUEM, pp Barbieri, V. e Villa a, N. A., 1977, Climatologia e a cana-de-açúcar, In: PLANALSUCAR, Coordenadoria Regional Sul, COSUL, Araras, pp Crespo, A. A., 22, Estatística fácil, 17 ed., São Paulo, Saraiva, 224 p. 11

12 Tema 3 Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais Crispim, J.E. 26, Manejo correto da cana é essencial para alta produtividade, Rev. Campo&Negócios, Uberlândia, MG, Ano IV, n.37, p Doorenbos, J. & Kassam, A.H., 1979, Yield response to water, Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 193 p. (FAO-Irrigation and Drainage Paper n.33). Maack, R., 22, Geografia Física do estado do Paraná, 3ª ed., Curitiba, Imprensa Oficial. Machado, R.S., Ramos, R.A., Machado, D.F.S.P., RIBEIRO, R.V and Machado, E.C., 28, Fotossíntese e conteúdo foliar de carboidratos em cana-de-açúcar. In: Simpósio Brasileiro sobre ecofisiologia, maturação e maturadores em cana-de-açúcar, Botucatu: UNESP/FCA, pp Magalhães, A. C. N., 1987, Ecofisiologia da cana-de-açúcar: aspectos do metabolismo do carbono da planta. In: Castro, P. R. C.; Ferreira, S. O.; Yamada, T. (Coord.) Ecofisiologia da Produção, Piracicaba, Associação Brasileira para pesquisa do Potássio e do Fosfato, pp Rolim, G.S., SENTELHAS, P.C. and BARBIERI, V., 1998, Planilhas no ambiente EXCEL TM para os cálculos de balanços hídricos: normal, sequencial, de cultura e de produtividade real e potencial. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa ia, v. 6, n.1, pp Rossin, B.G., Sentelhas, P.C. and Tommaselli, J.T.G, 26, O clima e a produção de cana-de-açúcar na região de Presidente Prudente, SP. In: 14º Simpósio Internacional de Iniciação Científica, São Paulo, USP. 12