Modelo de Uso da Terra para a Agropecuária Brasileira. (Brazilian Land Use Model) BLUM

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1 Isiuo de Esudos do Comércio e Negociações Ieracioais Modelo de Uso da erra para a Agropecuária Brasileira (Brazilia Lad Use Model) BLUM BLUM é um modelo ecoômico diâmico de equilíbrio parcial, muli-regioal e mulimercados para o seor agropecuário brasileiro composo por dois módulos: ofera e demada e uso da erra. O modelo iclui os seguies produos: soja, milho (primeira e seguda safras), algodão, arroz, feijão (primeira e seguda safras), caa-de-açúcar, rigo, cevada, pecuária de leie e de core, cares bovia, suía e de frago e ovos. As floresas comerciais são cosideradas como projeções exógeas o modelo. Combiadas, esas aividades foram resposáveis por 95% da área oal uilizada para a produção agropecuária em As safrihas ou culuras de ivero como milho, feijão, cevada e rigo ão geram demada adicioal por erra por serem plaadas após uma culura pricipal de primeira safra (ou safra de verão). No eao, a produção desas safras é coabilizada a ofera acioal de cada uma desas lavouras. Módulo de ofera e demada No módulo de ofera e demada, a demada oal por uma aividade é projeada acioalmee e formada pela demada domésica, exporações líquidas (exporações meos imporações) e esoques fiais (os quais ão são cosiderados para pecuária, cares e caa-de-açúcar) e respodem a preços e a variáveis exógeas (como PIB, população, axa de câmbio, ere ouras).

2 A ofera é formada pela produção acioal (a qual é projeada regioalmee) e pelos esoques iiciais (ovamee cosiderados apeas para grãos e seus complexos, açúcar e eaol) e respodem às reabilidades de cada commodiy, as quais depedem de cusos, preços e produividades. A área oal alocada pra agriculura e pecuária é calculada para seis regiões 1, como mosra a Figura 1: Sul (esados do Paraá, Saa Caaria e Rio Grade do Sul); Sudese (esados de São Paulo, Rio de Jaeiro, Espírio Sao, e Mias Gerais); Cero-Oese Cerrado (esados de Mao Grosso do Sul, Goiás e pare do esado do Mao Grosso dero dos biomas Cerrado e Paaal); Nore Amazôia (pare do esado do Mao Grosso dero do bioma Amazôia, Amazoas, Pará, Acre, Amapá, Rodôia e Roraima); Nordese Liorâeo (Alagoas, Ceará, Paraíba, Perambuco, Rio Grade do Nore e Sergipe); Nordese Cerrado (Marahão, Piauí, ocais e Bahia). Ofera e demada acioal e o uso da erra regioal respode a preços. Cosequeemee, para um dado ao, o equilíbrio é obido quado se ecora um veor de preços que equilibra odos os mercados simulaeamee. Ao a ao uma sequêcia de veores de preços é esimada, permiido avaliar a rajeória dos mercados ao logo do empo. Os resulados do modelo são: uso da erra regioal, produção acioal e regioal, preços, cosumo e exporações líquidas. 1 As regiões foram divididas a parir da homogeeidade da produção agrícola e da divisão dos biomas.

3 Figura 1 Regiões cosideradas o Modelo de Uso da erra para a Agropecuária Brasileira - BLUM Foes: ICONE, IBGE e UFMG. A área alocada para cada região o módulo de uso da erra é pare da ofera o módulo de ofera e demada, garaido a ieração ere esses dois módulos e que a seguie ideidade é saisfeia: Esoque iicial + Produção + Imporações = Esoque fial + Cosumo + Exporações Ou, cosiderado que Exporações líquidas = Exporações - Imporações: Esoque iicial + Produção = Esoque fial + Cosumo + Exporações líquidas O BLUM ambém cosidera as ierações ere os seores aalisados, assim como ere um produo e seus subproduos. Por exemplo, a relação ere os grãos e a pecuária ocorre a parir do cosumo de ração (basicamee milho e farelo de soja) que é fução da ofera de cares, leie e ovos, sedo um compoee da demada domésica de milho

4 e soja. No caso do complexo de soja, farelo e óleo de soja são pare da demada domésica de soja em grão e são deermiados pela demada por esmagameo. Similarmee, açúcar e eaol são compoees da demada por caa-de-açúcar (Figura 2). Figura 2. Ierações ere os produos e seores o BLUM Arroz Milho Eaol Caa-deaçúcar Algodão Açúcar Óleo de Soja Idúsria e Biodiesel Feijão Suioculura Soja Farelo de Soja Aviculura Paso Bovioculura Foe: ICONE Módulo de Uso da erra A diâmica do uso da erra esá dividida em dois efeios: compeição e escala. Iuiivamee, o efeio compeição represea como as diferees aividades agropecuárias compeem por uma dada quaidade de erra arável dispoível. O efeio escala se refere à maeira pela qual a compeição ere as diferees aividades geram uma ecessidade adicioal por erra. Esa ecessidade é acomodada pela expasão da área oal da agropecuária sobre vegeação aiva. O efeio compeição cosise em um sisema de equações que aloca a paricipação da área agropecuária para cada lavoura e paso em cada região como fução das

5 reabilidades (própria e das compeidoras). Ele esabelece que, para uma dada quaidade de erra para agropecuária, o aumeo a reabilidade relaiva de uma aividade irá resular em um aumeo da paricipação da área dedicada a esa aividade e reduzir a paricipação de área de suas compeidoras. As codições de regularidade (homogeeidade, simeria e adicioalidade) são imposas de forma que as marizes de elasicidades (e seus coeficiees associados) são cosisees eoricamee. Para qualquer cojuo deses coeficiees são calculados os impacos e a compeição ere as aividades. Assim, a parir desa esruura, as simulações realizadas o BLUM os permie calcular ão apeas alocação de erra, mas ambém mudaças o uso da erra. Em ouras palavras, as codições de regularidade permiem ideificar a subsiuição de área para cada aividade, cosiderado a quaidade oal de área alocada para a agropecuária. Para garair coerêcia das codições acima mecioadas, a área de pasagem é regioal e edogeamee deermiada, mas cosiderada como sedo a difereça ere a área oal alocada para a agropecuária e a área de lavouras. No coexo da agriculura brasileira, é paricularmee relevae projear a área de pasagem ao edogeamee quao regioalmee, pois correspode a, aproximadamee, 77% do oal de área uilizada para agropecuária. Apesar da compeição ere as aividades represear a diâmica das regiões ode a área agrícola é esável e próxima ao poecial arável, esa aálise é isuficiee para o Brasil No caso brasileiro ambém é ecessário aalisar a diâmica das regiões de froeira agrícola. A hisória recee da agropecuária brasileira mosra que lavouras, floresas comerciais e pasages combiadas respodem a iceivos de mercado e coribuem com a expasão da área oal alocada para a agropecuária (como pode ser viso em

6 Nassar e al., ). Iso é capado o efeio escala do BLUM. Ese progresso meodológico é essecial para ajusar o modelo às realidades específicas da diâmica do uso da erra brasileira. O efeio escala se refere às equações que defiem como as reabilidades das aividades deermiam a área oal alocada para a produção agropecuária. Mais precisamee, a área oal alocada para a agropecuária é uma paricipação da área arável oal dispoível em cada região, e respode às mudaças a reabilidade média da agropecuária. Os efeios escala e compeição ão são idepedees. Em cojuo, eles são os dois compoees das elasicidades-reoro próprias de cada aividade. Cosiderado a codição ceeris paribus (udo o mais cosae), o aumeo a reabilidade de uma aividade possui rês efeios: aumeo a área oal alocada para a agropecuária (a parir do reoro médio), aumeo a área alocada para esa aividade (aumeo de sua paricipação o oal), redução a paricipação da área das ouras aividades. Ao mesmo empo, a elasicidade regioal do uso da erra (elasicidade-área-reoro oal) com relação à reabilidade média é a soma das elasicidades escala de cada aividade. Assim, as elasicidades de compeição podem ser calculadas direamee após a elasicidade-área oal, equao as elasicidades próprias (elasicidade-área com relação à reabilidade da própria aividade) são obidas a parir de aálises ecooméricas e de revisão de lieraura. 2 Nassar, A. M.; Aoiazzi, L. B.; Moreira, M. R.; Chiodi, L.; Harfuch, L. 2010a. A Allocaio Mehodology o Assess GHG Emissios Associaed wih Lad Use Chage: Fial Repor. ICONE, Seembro Dispoível em <hp://

7 Equações de uso da erra No modulo de uso da erra do BLUM, a área a da aividade i de uma região l (l=1,,6) o ao é defiida pela seguie equação: a il = A l m l s il (1) A l é a área arável oal dispoível para produção agropecuária a região l; m l é a paricipação de A l que esá sedo uilizado para a produção agropecuária (odas as lavouras e pasages), e s il é a paricipação da área usada para agropecuária que é dedicada à aividade i. A l é uma variável exógea defiida por écicas de georrefereciameo (SIG). A variável m l é edógea o modelo e respode ao ídice de reoro (reabilidade) médio da agropecuária a região l (r l ), sedo a paricipação da área alocada para agropecuária defiida como sedo: m A Al A l l l r l l l (2) kr Al Ode k é uma cosae; rl é a elasicidade-ofera de erra (com respeio ao reoro médio) para a região l. O parâmero α l é posiivo, maior ou meor do que a uidade e pode ser defiido como: l A A Al l l0 1 (3) Ode A l0 é a área usada pela agropecuária o período defiido como base. Quado a área agropecuária do período esiver próximo a do período base, α l será próximo de 1 e ão afea Al rl. No eao, se a área da agropecuária o período for maior do que àquela do período base, eão o parâmero α l será meor do que a uidade e reduzirá o

8 efeio de Al rl. O corário ocorre quado a área alocada for meor do que (A lo ), aumeado o efeio da elasicidade-ofera de erra. A r l é calculada a parir de evidêcias que idicam quais aividades se expadem sobre a froeira agrícola, defiida como: r l = i=1 r i *d li (4) Ode d li é um veor de pesos da axa de desmaameo causado por cada uma das aividades agropecuárias obidos por images de saélie e SIG. O veor d li é calculado da seguie forma: d li = D li D ; where D l = D li l i=1 (5) De acordo com Hol (1999), a elasicidade-área (cruzada) da aividade i com relação à reabilidade das ouras aividades j pode ser defiida como:, l, i a rjl ml r il l r s l il ril rjl rjl r A, lj l sil ril rjl ml r l rjl a il rl rjl r jl Al ml rl sil ril rjl, (6) Rearrajado em-se:, li, ml rl r r s l jl il ril rjl rjl r lj rl rjl ml rl rjl sil ril, rjl (7) O primeiro ermo do lado direio da equação (6) pode ser defiido como sedo o efeio s escala da elasicidade-área cruzada l,i rlj : sli, rlj ml r r l rl jl r r m r l jl l l (8) c O efeio compeição da elasicidade-área cruzada l,i rlj direio da equação (6): refere-se à úlima pare do lado

9 c s, li, il ril rjl rjl rlj r s r, r jl il il jl (9) Por aalogia, a elasicidade-área da aividade i em relação à sua própria reabilidade é ambém formada pelos efeios escala e compeição, podedo ser escria como:, li, ml rl r l r sil ril r il jl ril sl, i cl, i r li rli rli rl ril ml rl ril sil ril, rjl (10) s Ode l,i c rli é o efeio escala e l,i rli é o compoee de efeio compeição da elasicidadeárea da aividade i com relação a seu próprio reoro 3. O compoee de compeição por erra pode ser calculado como sedo: cl, i l, i sl, i (11) rli rl rli Apode-se observar a coexão ere a elasicidade-ofera de erra regioal ( Al rl ) e p efeio s escala de cada aividade ( l,i rli ). A elasicidade-ofera de erra pode ser defiida como: m r r m Al l l rl l l (12) E, rearrajado: ml r l ml r l Al rl (13) A elasicidade em relação à variação do reoro para uma dada aividade i a região l é: sli, m l rl r li rli l li l r r m (14) A qual, a parir da equação (14) com algus cálculos pode ser escria como sedo: 3 Also explaied i Nassar e al. (2009) available a hp://

10 r r r r sl, i Al rli rl l l li li (15) A parir da equação (4), a equação (15) pode ser escria como: s ε l,i A rli = ε l r rl d l li (16) r li Usado a equação (15), se a elasicidade-ofera é cohecida, o efeio escala da aividade i pode ser facilmee calculado. Como resulado, o veor coedo odas as elasicidades c do compoee de compeição l,i rli represea a diagoal da mariz de compeição (uma para cada região l). Juamee com ouras resrições (como as codições de regularidade e elasicidades cruzadas egaivas), os ermos da diagoal são, eão, uilizados para ober as elasicidades cruzadas a mariz de compeição, como represeado a equação (9). Para as lavouras de ivero e de seguda safra, ais como rigo, cevada, milho seguda safra e feijão (pare das segudas e erceiras safras a depeder da região), a área e produção alocadas possuem diâmicas difereciadas em relação às lavouras de primeira safra apreseadas acima. Cosiderado o fao de que esas lavouras ão compeem por erra por serem produzidas após uma safra pricipal, a área projeada par ao milho seguda safra pode ser represeada pela seguie equação: l l l l l l l l l l a a r r a i i i j i j i i i i 1 i=milho j=soja (17) Sedo r l i a reabilidade do milho seguda safra, r l j é o reoro esperado da soja, a l j é a área de soja e a l i-1 é a área alocada para milho seguda safra o ao aerior. Para os parâmeros, em-se: >0, >0, >0 ad >0. Para o feijão seguda safra a diâmica é mais simplificada em relação a do milho, sedo a área projeada depedee apeas de sua própria reabilidade. No caso do rigo, as projeções de área depedem de seu próprio reoro esperado (posiivamee) e

11 egaivamee em relação ao reoro da cevada, pois eses grãos compeem ere si por área plaada de ivero. Para a cevada, as projeções depedem de seu próprio reoro e da área plaada do ao aerior. Modelo de alocação dos resulados do BLUM as microrregiões brasileiras O modelo de alocação por microrregiões segue a esruura do BLUM para o lado da ofera e aloca os impacos de um ceário específico ao ível das microrregiões. Os resulados do BLUM para área e produção em cada uma das 6 regiões para soja, milho (primeira safra e oal), arroz, algodão, feijão (primeira safra e oal), caa-deaçúcar, rebaho bovio e paso são alocados as 558 microrregiões brasileiras. A diâmica do modelo alocação por microrregiões é baseada em duas eapas: primeiro alocar os resulados do BLUM em cada esado e depois disribuido o resulado do esado para suas respecivas microrregiões. Alocação dos resulados do BLUM em cada esado A área oal usada pela agriculura (primeira safra e paso) o BLUM, A 1, é alocada para o ível esadual de forma que: A A * e l=(1,..,6); = (2011,...,2030) l, s, l, Ode e l, é o faor de correção para cada região l do BLUM em cada ao para a difereça ere a área esimada pelo modelo de microrregião e o BLUM. De forma geral, ese faor é meor que 10%, pois os dois modelos seguem uma esruura ecoômica e pressuposos similares. A variável A s, é a área oal alocada para agriculura (primeira safra e paso) em cada esado s o ao. Sedo defiida pela equação:

12 A A * m s, s s, As é a área oal dispoível para expasão agrícola o esado s. Esa variável é exógea, deermiada por modelagem de SIG. A variável m s, represea a parcela da área usada para produção agrícola (primeira safra e paso). Ela é edógea ao modelo e respode a receia média do mercado agrícola (deermiada pelo preço e produividade) do esado s, de forma que a parcela de área alocada para agriculura em cada esado pode ser defiida como: A ms, r A s, s A l s, r l s Ode A s, é a área oal alocada para agriculura (primeira safra e paso) em cada esado s o ao ; As é a área oal dispoível para expasão agrícola o esado s. Na seguda pare da equação, Al rl é a elasicidade de ofera de erra para cada região l do BLUM e s, é um parâmero posiivo defiido como: A s, 1 A s, s,0 As Ode A s,0 é a área usada para agriculura em um período base. Quado a área agrícola o ao é próxima da área agrícola o período base, s, é próxima de 1, edo pequeo efeio sobre Al rl. Porém, se a área agrícola em é maior do que o período base, o Al parâmero s, é meor que 1, reduzido o efeio de ocorrer. rl. O corário ambém pode rs, é a receia média de cada esado e é calculada aravés de evidêcias que idicam qual aividade i mais expadiu a froeira agrícola e é defiida como: r r * d s=(1,...,6) s, i, l, i i1

13 Ode d li é um veor de poderação de axa de defloresameo causada pela aividade agrícola obida por imagem de saélie e modelada por SIG para cada região BLUM, iso é, para cada esado e microrregião ós usamos o veor de poderação de sua respeciva região BLUM, com o descrio a meodologia do BLUM. A ofera regioal e a demada acioal para cada aividade o Brasil é exógea e deermiada pelo BLUM. A soma das áreas dos esados, a i,s,, para cada culura i e ao é igual a área de sua respeciva região (a i,l, ), iso é a a * e i, l, i, s, i, s1 Ode e i, é um faor de ajuse. Seguido a esruura do BLUM, a área a da culura i para o esado s o ao é deermiada pela equação: a A * s i, s, s, i, s, Ode S i,s, é parcela da área usada pela agriculura que é dedicada a culura i o esado s e por sua vez, é deermiada pela seguie equação: si, i, s, i, s, 1 * i, j, s * r, i, j j1 s s r Similar ao BLUM a elasicidade cruzada de área da culura i com respeio a receia de oura culura j é defiida como: si, rs, j ms rs, r,,, i, s, i, s,, s r s r r j s j, s, rj, s, r r m r r s r, r s, j, s, s s, j, s, i, s, i, s, j, s, O primeiro ermo da equação é defiido com efeio escala da elasicidade cruzada da s rs, j si, área e o segudo ermo é o efeio compeição escala da elasicidade cruzada da área csi, rs, j.

14 A produção para cada esado e culura é um resulado da área e produividade, sedo a úlima projeada como: y y * a s l; l=(1, 6) i, s, i, s, i, l, * el, i, m1 Al,, i Ode y i,l, é a produividade da culura i o esado s o ao e e l,i, é um faor de correção para cada região BLUM l para a difereça ere a produividade da culura em cada região e poderada pela soma da produividade os esados. Alocação dos resulados dos esados em cada microrregião Na seguda eapa do modelo de alocação, as microrregiões difereciam-se uma das ouras por seus preços e produividade. Basicamee, a relação direa ere a microrregião e sua respeciva região BLUM é o veor de preços de equilíbrio para cada aividade cosiderada em cada ao. Os preços projeados para cada microrregião e cada aividade seguem a variação de sua respeciva região BLUM. A produividade de cada microrregião é uma fução liear da produividade de seu respecivo esado e a produção é um resulado da área muliplicada pela sua produividade. A área agrícola oal de cada esado é alocada em suas respecivas microrregiões de forma que: a a * e s = (1,,26) ad m s s, i, i, m s, i, m1 Ode a i,m é a área alocada para aividade i a microrregião m e e s,i, é o faor de correção para cada esado para a difereça ere a área do esado e a soma da área de suas microrregiões. A área alocada para cada culura em cada microrregião, a i,m,, segue a esruura do esado ao qual faz pare e é defiida por: a A * m * s i, m, m m, i, m,

15 Ode Am é a área oal dispoível para produção da agriculura a microrregião m, deermiada exogeamee. A variável m m, represea a parcela da área usada para produção da agriculura (primeira safra e paso) para cada microrregião m e s i,m, é a parcela da área uilizada pela agriculura que é dedicada a culura i a microrregião m, sedo defiida por: si, i, m, i, m, 1 * i, j, m * r, i, j j1 s s r Ode si, r,, i j é a mesma elasicidade cruzada de área para culura i com respeio a receia de oura culura j calculada para o esado s. A produção de cada aividade em cada microrregião é um resulado da área muliplicada pela produividade. Esa por sua vez, é uma fução liear da produividade do esado, de forma que: y y * a m s; s=(1,,27) i, m, i, m, s, i, * es, i, m1 As,, i Ode y i,m, é a produividade da culura i a microrregião m o ao e e s,i, é o faor de correção para o esado para a difereça ere a produividade para cada culura em cada esado, poderada pela produividade das microrregiões. Em resumo, o modelo de alocação a microrregião é uma ferramea ecoômica que disribui a ofera e a área usada pelo seor agrícola, cosiderado padrões hisóricos e especificações regioais. Aplicações Pricipais Os resulados obidos pelo BLUM e pelo modelo de microrregião são projeções de logo prazo, em ível acioal, para demada domésica, exporações líquidas, esoques, preços e, em ível regioal, para área plaada, área de pasages, produção,

16 produividade, rebahos bovio e suío esraificados. O modelo é uma ferramea que permie avaliar, quaiaivamee, a mudaça o uso da erra e as emissões de gases de efeio esufa (GEE) a parir do crescimeo da demada por alimeos, biocombusíveis e fibras. Periodicamee, serão gerados ceários de base e podem ser simulados diversos ceários aleraivos, ao a parir de diferees ceários macroecoômicos (alerado variáveis exógeas ao modelo), quao por diferees ceários ecológicos e de demada domésica ou exporações para um ou mais produos (mudado variáveis edógeas ao modelo). Além disso, o modelo pode simular a resposa do seor agropecuário brasileiro a projeções de preços ieracioais. Desse modo, o modelo BLUM pode ser uilizado como ferramea para diversas fialidades e aálises para os formuladores de políicas públicas, seor privado e comuidade cieífica ieracioal. Para o seor privado podem ser feias diversas simulações com diferees ceários de forma a servir como ferramea para defiir o plaejameo esraégico de logo prazo e para a omada de decisão em ivesimeos. A parir dos resulados do modelo pode-se esimar a demada por ferilizaes, defesivos e por máquias e equipameos agrícolas, defiir a localização e capacidade de produção de plaas idusriais em fução das esimaivas de produção agropecuária regioal e a ecologia a ser adoada, decisões ligadas ao comércio ieracioal, políicas privadas relacioadas à suseabilidade, avaliar os impacos de políicas agropecuárias e ambieais sobre o agroegócio brasileiro, ere diversos ouros. Para o seor público, os resulados das projeções de logo prazo servem para formulação de políicas agroidusriais ligadas à ifraesruura (em especial em logísica), a ivesimeos em educação rural regioalizada, em pesquisas e em ecologia (podedo

17 ser simulados diversos ceários ecológicos), aos impacos ambieais da expasão da agropecuária, às mudaças climáicas, ao crédio agropecuário, à legislação ambieal, à seguraça alimear, aos iceivos regioais de desevolvimeo agropecuário, às egociações ieracioais, à suseabilidade, ere ouras. Por fim, devido ao fao do modelo apresear resulados de alocação de área em diferees regiões e que cada uma delas esá siuada predomiaemee em um bioma, pode-se deermiar o ipo de vegeação aural coverida para agropecuária. Isso sigifica que o modelo é capaz de projear qual ipo de vegeação aiva será coverida, caso seja esimado um icremeo de área oal uilizada pela agropecuária. A desagregação das regiões e a icorporação de áreas de pasages o modelo são difereciais exremamee imporaes em relação aos ouros modelos ecoômicos de projeções exisees e pode melhorar sigificaivamee a robusez e precisão das aálises dos efeios direos e idireos do uso da erra e, assim, dos cálculos de emissões de gases de efeio esufa (GEE). Pricipais publicações uilizado BLUM e modelo de alocação NASSAR, A. M.; COSA, A. C. P.; MACÊDO, F. S.; HARFUCH, L. (coord). Oulook Brasil 2022: Projeções para o Agroegócio. São Paulo: FIESP/ICONE, Dispoível em: hp:// De GOUVELLO; C. (auor pricipal). Esudo de Baixo Carboo para o Brasil. Washigo: Baco Mudial, 2010, 270 p. Dispoível em: hp://sieresources.worldbak.org/brazilinporexn/resources/ /relaorio_pricipal_iegra_porugues.pdf Ecoomic ad Eviromeal Impacs of PPCerrado Policy usig he Brazilia Lad Use Model - BLUM. HARFUCH, L.; MOREIRA, M. M. R. Lai America ad Caribbea Eviromeal Ecoomics Program LACEEP, Policy Brief. 35, Fev Dispoível em: hp:// Simulaig Lad Use ad Agriculure Expasio i Brazil: Food, Eergy, Agroidusrial ad Eviromeal Impacs. NASSAR, A. M.; HARFUCH, L.; MOREIRA, M. M. R.; CHIODI-BACHION, L.; ANONIAZZI, L. B.; LIMA, R.C.A. Sao Pualo: ICONE, Programa BIOEN-FAPESP, Fev Dispoível em: hp://