Universidade de São Paulo Departamentop de Geografia Disciplina: Climatologia Agrícola. Clima e agricultura

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1 Universidade de São Paulo Departamentop de Geografia Disciplina: Climatologia Agrícola Clima e agricultura Prof. Dr. Emerson Galvani Laboratório de Climatologia e Biogeografia LCB

2 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...

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

4 Grimm, 2004

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

6 Energia no topo da atmosfera

7 Energia no topo da atmosfera

8 Espectro eletromagnético

9 Espectro da Radiação Solar Destaque para o Vísivel Namômetros

10 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, m) 1 m = picômetro-ρm (0, m)

11 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.

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

13 Efeitos específicos causados por determinadas faixas do espectro Região Espectral Caráter de Absorção Efeito Fisiológico nm (azul) fortemente absorvida forte atividade fotossintética e vigorosa ação na formação pela clorofila e da planta carotenóides (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 nm absorvida pelo protoplasma. grande efeito morfogenético e sobre os processos fisiológicos (é prejudicial à maioria das plantas). < 280 nm absorvida pelo protoplasma. mata rapidamente as plantas. Fonte: COMISSÃO HOLANDESA DE IRRADIAÇÃO VEGETAL 1953 (Mota, 1989).

14 Efeitos específicos causados por determinadas faixas do espectro

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

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

17 Radiação Solar (PAR) * Materia Seca Galvani, 2001

18 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.

19 Temperatura do ar Temperatura do ar (oc) - 21/06/ Estação Meteorológica - LCB 30 Tmax=25,7oC Tar ( o C) A.T.=11,6oC Tmin=14,1oC Hora do dia

20 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 Constante térmica = GDA = n i= 1 GDi

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

22 Cultura Variedade/culti var Período Arroz Feijão Milho IAC4440 Semeadura-maturação - Semeadura-maturação Cargil 805 Semeadura-maturação Agroceres 612 Semeadura-maturação BR 201 Semeadura-maturação Santa Rosa Semeadura-maturação Paraná Semeadura-maturação - Semeadura-maturação Niagara rosada Poda--maturação Itália/Rubi Poda-maturação Soja Tomate Uva Tb Soma (oc) GD(oC) Valores de constante térmica (GDA) e temperatura base inferior (Tb) para diversas culturas. Fonte: Pereira et al. (2002)

23 Temperatura do ar Exemplo de aplicação do conceito de GD: o o Local: Botucatu, SP, latitude Sul; longitude oeste e, altitude 786 m. o Dados normais de temperatura média do ar ( C): Mês Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Tmed 23,1 23,4 22,7 20,9 18,6 17,2 17,2 18,7 19,2 20,8 21,9 22,4 Considerando a cultura de soja variedade/cultivar santa rosa com semeadura realizada em 10 de novembro. Calcule a data prevista de colheita. o o Tb = 14 C GDA = 1275 C.d

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

25 Fonte:Pereira et al. 2002

26 Milho Fonte:Pereira et al. 2002

27 Milho Fonte:Pereira et al. 2002

28 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.

29 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.

30 U = 7km/h U = 15km/h Plantas submetidas a diferentes velocidades do vento. Observe o nanismo da parte aérea nas plantas submetidas a 15 e 24 km/h U = 24km/h Sentelhas; Angelocci, 2006

31 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.

32 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.

33 Umidade do ar Exemplo 1: Ts = 30 oc Exemplo 3: Tu = 30 oc Ts = 32 oc Tu = 30,5 oc UR = 100 % UR = 89 % UA = 30,34 gh20.m-3 de ar UA = 30,34 gh20.m-3 de ar Exemplo 2: Exemplo 4: Ts = 20 oc Tu = 20 oc Ts = 10 oc Tu = 10 oc UR = 100 % UR = 100 % UA = 17,29 gh20.m de ar -3 UA = 9,4 gh20.m-3 de ar

34 Umidade do ar

35 Umidade do ar Fonte:Pereira et al. 2002

36 Umidade do ar Fonte:Pereira et al. 2002

37 Precipitação Pluvial (chuva) - Precipitação 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 a sazonalidade é determinada pelo regime de chuvas.

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

39 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:

40 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.

41 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).

42 Climograma de Gaussen

43 3. O Climograma de Gaussen

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

45 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.

46 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.

47 Balanço Hídrico Climatológico Meses T oc Jan 23,0 Fev 23,2 Mar 22,5 Abr 20,5 Mai 17,8 Jun 16,4 Jul 16,2 Ago 17,7 Set 19,1 Out 20,4 Nov 21,3 Dez 22,1 TOTAIS 240,2 MÉDIAS 20,0 P mm 234,0 231,0 165,0 69,0 51,0 44,0 35,0 32,0 63,0 128,0 123,0 180,0 1355,0 112,9 ETP mm 111,8 103,6 102,7 76,6 55,1 42,7 42,6 53,3 64,3 81,2 91,0 105,4 930,3 77,5 P-ETP NEG-AC ARM mm mm 122,2 0,0 100,0 127,4 0,0 100,0 62,3 0,0 100,0-7,6-7,6 92,7-4,1-11,6 89,0 1,3-10,2 90,3-7,6-17,8 83,7-21,3-39,1 67,6-1,3-40,4 66,8 46,8 0,0 100,0 32,0 0,0 100,0 74,6 0,0 100,0 424,7 1090,0 35,4 90,8 ALT mm 0,0 0,0 0,0-7,3-3,7 1,3-6,6-16,0-0,8 33,2 0,0 0,0 0,0 ETR mm 111,8 103,6 102,7 76,3 54,7 42,7 41,6 48,0 63,8 81,2 91,0 105,4 922,9 76,9 DEF mm 0,0 0,0 0,0 0,3 0,4 0,0 1,0 5,2 0,4 0,0 0,0 0,0 7,3 EXC mm 122,2 127,4 62,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 13,6 32,0 74,6 432,1

48 5. Balanço Hídrico Climatológico Extrato do Balanço Hídrico Mensal mm Jan Fev Mar Abr Mai Jun DEF(-1) Jul Ago EXC Set Out Nov Dez

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

50 Balanço Hídrico Climatológico Extrato do Balanço Hídrico Mensal - Cuiabá - MT 100 DEF=295,3 mm 80 EXC=115,7 mm Total: 8 meses secos mm Gaussen: DEF=?? mm Jan Pelo BHC: Fev Mar Abr Mai Jun DEF(-1) Jul Ago EXC Set Out Nov Dez EXC=?? mm Total: 5 meses secos

51 Balanço Hídrico Climatológico Extrato do Balanço Hídrico Mensal - Manaus - AM mm Jan Fev Mar Abr Mai Jun DEF(-1) Jul Ago EXC Set Out Nov Dez

52 Balanço Hídrico Climatológico Extrato do Balanço Hídrico Mensal - Santos - SP mm Jan Fev Mar Abr Mai Jun DEF(-1) Jul Ago EXC Set Out Nov Dez

53 Balanço Hídrico Climatológico Extrato do Balanço Hídrico Mensal Quixeramobim - CE mm Jan Fev Mar Abr Mai Jun DEF(-1) Jul Ago EXC Set Out Nov Dez

54 Domínios Climáticos Brasileiros - Koppen

55 Domínios Climáticos Brasileiros IBGE, 1990

56 Deficiencia Hídrica

57 Exemplo de Zoneamento Climático

58 Exemplo de Zoneamento Climático Temperatura Média Anual Jales 19 Votuporanga Franca 17 S.J.R.Preto Andradina Catanduva Aracatuba Rib.Preto 14 Mococa Dracena Lins S.Carlos Pres.Prudente Marilia 9 Bauru Teod.Sampaio Cruzeiro Assis Botucatu Ourinhos Equipe Técnica: CEPAGRI / UNICAMP - Hilton Silveira Pinto - Jurandir Zullo Jr - Gustavo Coral - Bernadete Pedreira Bananal Campinas Avare 23 S.J.Campos Itapetininga S.Paulo Caraguatatuba Santos 24 Itarare CIIAGRO / IAC - Orivaldo Brunini - Rogério Remo Alfonsi - Marcelo B.P. de Camargo - Mário J.Pedro Jr. - Roberto A. Thomaziello Registro 25 EMBRAPA / CERRADOS - Fernando A. M. da Silva - Eduardo D. Assad - Balbino A. Evangelista Novembro

59 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...

60 ...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)

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65 Sitios Interessantes: (clicar em agrometeorologia e/ou climatologia)