Agrometeorologia 2011

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1 Tema 4 (11-18/04/2011) O Clima e as Plantas Cultivadas Conceito de tempo e de clima e sua importância para a agricultura. Meteorologia agrícola; balanço da radiação na biosfera. Transferência de calor nas plantas e os efeitos da radiação solar no crescimento e desenvolvimento das plantas; fotoperíodismo; termoperíodismo. Temperatura do solo e rendimento durante as fases vegetativa e reprodutiva. A geada como fenómeno agrometeorológico; natureza dos danos e resistência das plantas às geadas; probabilidade de ocorrência das geadas e o efeito do vento no crescimento das plantas Recapitulando a aula anterior Teste 1 Meteorologia Agrícola Ecologia, Biologia e Agricultura O Balanço da Energia

2 Conceito de tempo e de clima e sua importância para a agricultura. Conceito de tempo e clima O tempo para os meteorologistas tem o significado de condições meteorológicas momentâneas ou quase momentâneas, diferentemente do entendimento mais popular que seria a sucessão dos meses ou dos anos. Sob esse ponto de vista as condições de tempo podem ser entendidas como as flutuações nas variáveis atmosféricas que ocorrem de um dia para outro ou de uma hora para a outra. Desta forma, o tempo é descrito por elementos meteorológicos como temperatura, humidade relativa, precipitação, vento etc. As condições de tempo envolvem fenómenos naturais que vão desde o céu claro a céu nublado, uma brisa, entre outros.

3 Segundo a definição da WMO o tempo é o conjunto das variáveis meteorológicas observadas num curto espaço de tempo. O conceito de clima pode ser entendido como uma média das condições de tempo, não restrito à medida das variáveis meteorológicas, mas envolvendo a amplitude entre valores extremos. A frequência da ocorrência dos fenómenos, alem da sua localização geográfica também é considerada quando se fala em clima. Segundo a definição da WMO o clima é o conjuto flutuante das condições atmosféricas, caracterizadas pelos estados de evolução do tempo numa determinada área. Assim a principal diferença nos dois conceitos reside no facto de o tempo (meteorológico) ser específico de uma certa região enquanto a noção de clima considera um horizonte de tempo (cronológico) maior.

4 Ideias fundamentais do clima: Expresssão de comportamento da atmosfera. Constituído por flutuações. Relacionado com uma região ou local. Condições meteorológicas (atmosféricas) representam o conjunto dos valores dos elementos meteorológicos num dado período e local. Importância do tempo e clima para a agricultura Com o crescimento da população mundial e a expansão da indústria, a limitação dos recursos naturais tem sido uma das maiores preocupações do Homem. Outros factores concorrentes são: Destruição das florestas. Erosão dos solos. Poluição do ar e da água. Depósitos minerais empobrecidos.

5 Deste modo há necessidade de: Alimentar em níveis mínimos a população mundial em crescimento. Aumentar a produção mundial de alimentos. Minimizar as perdas na agricultura e na actividade de pastagem. Evitar a exploração indiscriminada dos recursos naturais. Conhecer cada vez melhor o ambiente em que vivemos e usamos (solo, clima, água). A climatologia pode contribuir para solucionar o problema da escolha dos lugares para uma dada cultura ou de uma cultura para um lugar. Os serviços meteorológicos devem estar aptos para satisfazer pelo menos quatro tipos de exigências dos agricultores: 1. Previsão de tempo detalhadas na ocasião exata e adaptadas para as operações agrícolas comuns; 2. Serviços de extensão para ensinar aos agricultores a usar as informações relacionadas com as previsões;

6 3. Observações especializadas do clima no lugar onde as culturas são realizadas; 4. Um sistema de comunicações para difundir as imformações actualizadas sobre o clima através da rádio, televisão, jornais, etc. Exemplos de previsão de tempo para a agricultura a. Probabilidade de ocorrência de chuvas. b. Velocidade e direcção dos ventos. c. Condições de secagem. d. Ocorrência de orvalho. e. Avisos especiais para a aviação agrícola durante as épocas de pulverização das culturas. Dependendo dos casos estas previsões podem ser de horas ate dias. Os programas de pesquisa necessários para apoiar os serviços de informação meteorológica para os agricultores devem incluir: 1. Estudos micro-climáticos detalhados para determinar as interacções entre os

7 parâmetros meteorológicos medidos e as respostas das plantas; 2. Estudos do balanço da energia solar que afecta evaporação da água do solo e superfícies de água e transpiração das plantas; 3. Estudos sobre a influencia dos parâmetros meteorológicos na incidência de doenças e pragas e consequências epidemiológicas das infecções; 4. Estudo das relações dos parâmetros meteorológicos sobre os problemas pré e pós-colheitas, armazenamento e trasnporte de produtos agrícolas em relação a sua qualidade; 5. Estudo das relações dos factores meteorológicos com incidência nos incêndios de flores, pastagens, temporais, etc. Meteorologia Agrícola TPC

8 Balanço da radiação na biosfera Agrometeorologia 2011 Biosfera (Figura 1) é uma zona descontínua da Terra na qual se desenvolvem os seres vivos, e que abrange parte da crosta, da atmosfera e da hidrosfera - TPC. Figura 1: Biosfera da Terra. O Sol é a principal fonte de energia para a superfície da Terra. A intensidade da energia solar (constante solar) é: 2 cal cm2 min. Os Processos de transferência de calor na atmosfera são: Condução, Convecção e Radiação. Condução (de uma molécula para outra) Metais: bons condutores. Ar: mau condutor, menos importante para a atmosfera. Convecção Horizontal: advecção (mais importante), responsável pelas mudanças diárias do tempo.

9 Vertical (forçada): responsável pelas trocas de calor para cima da superfície. Radiação (através das ondas) Relação entre a radiação e a duração do brilho solar Muitas estações meteorológicas registam a duração do brilho solar ou insolação. De acordo com Angstron (1924) R s R o a b n N Onde: R s é a radiação solar na superfície. R o é o total teórico da radiação que chegaria a superfície na ausência da atmosfera. n é a duração actual do brilho solar recebido. N é a duração máxima possível do brilho solar ou duração do dia. a e b são constantes. Reflectividade da superfície das culturas De acordo com Montheith (1959) a reflectividade pode ser denotada por: Albedo: termo exclusivamente usado para a luz visível. Coeficiente de reflexão: termo usado para a radiação total de onda curta.

10 Radiação emitida pela superfície terrestre (ou radiação de ondas longas) R t T 4 Onde: R t é a radiação terrestre emitida. é a emissividade da superfície. é a constante de Stefan-Boltzman = langley T 4 m 1. T é a temperatura absoluta. Uma grande porção da radiação absorvida pela atmosfera é reirradiada de volta para a superfície e é conhecida como contra-radiação. A contra-radiação atmosférica impede à superfície da Terra de um esfriamento excessivo à noite. A intensidade da contra-radiação varia com a temperatura do ar, o vapor de água contido no ar e a cobertura das nuvens. A diferença entre a radiação terrestre emitida e a contraradiação é conhecida como a radiação efectiva. Fórmulas de Brunt (1958) R e T e n N Onde: R e é a radiação efectiva emitida. n N é a insolação relativa.

11 As constantes 0.56, 0.09, 0.1 e 0.9 variam de acordo com as condições climáticas. Radiação líquida A radiação líquida representa uma medida da energia disponível na superfície do solo, i.e, é a diferença entre o total do fluxo de radiação ascendente e descendente. R n 1 r R s R e Onde: R n é a radiação líquida. r é o coeficiente de reflexão. R s é a radiação de onda curta. R e é a radiação efectiva emitida em onda longa. Transferência de calor nas plantas e os efeitos da radiação solar no crescimento e desenvolvimento das plantas Os mecanismos usados pelas plantas para atingir uma óptima eficiência fisiológica são: Radiação, Transpiração e Convecção. Radiação É o mecanismo mais importante dos três processos e existe sob duas formas. o Radiação Solar: é absorvida pelas plantas de maneira diferente para cada comprimento de onda do espectro. o Radiação térmica: é a energia emitida por qualquer objecto mais quente que o zero absoluto. Transpiração É o mecanismo segundo o qual as plantas libertam o excesso de calor, convertendo a

12 água das folhas em vapor de água que passa para a atmosfera. Convecção É o mecanismo que permite a transferência de energia entre as plantas e o ambiente. Muitos processos fisiológicos das plantas dependem primariamente da temperatura e a temperatura duma planta é determinada pela sua relação com o ambiente. Fotoperíodismo Resulta da influência da duração do período diurno sobre as plantas. Sabe-se que alguns ramos de plantas colocadas junto à janela crescem em direcção à luz. Essa reacção chamada fototropismo constitui um exemplo de como as plantas alteram o seu padrão de crescimento em resposta à direcção da radiação incidente. O fototropismo é um exemplo do uso da luz como um sinal ambiental (Figura 2).

13 Figura 2: Girasol. Existem três tipos de plantas: Plantas de dia curto florescem com fotoperíodos inferiores ao fotoperíodo crítico. Exemplo da maioria das hortícolas. Plantas de dia longas florescem com fotoperíodos superiores ao fotoperíodo crítico. Exemplo da maioria dos cereais. Plantas neutras ou indiferentes - florescem independentemente do fotoperiodo ou que não respondem a um determinado fotoperíodo, como o tomateiro.

14 Termoperíodismo É a influência das variáveis de temperatura, mais especificamente as temperaturas frias, sobre o comportamento das plantas. Alguns vegetais como o trigo, por exemplo, necessitam de temperaturas frias para florescer e se desenvolver. Esse processo, de submeter a planta para receber o frio necessário é chamado de vernalização. Existem três tipos de termoperiodismo: o anual, o diário e o aperiódico. Cada tipo equivale aos períodos de termoperiodicidade anual, diária ou aperiódica. O termoperiodismo é importante na distribuição geográfica das culturas. Temperatura do solo e rendimento durante as fases vegetativa e reprodutiva Em muitas oportunidades, a temperatura do solo é de maior significação ecológica para a vida vegetal do que a temperatura do ar. A temperatura do solo responde mais aos efeitos de insolação, topografia e outros efeitos semelhantes, podendo diferir muito da temperatura do ar.

15 A temperatura do solo particularmente extremas, influem na: Germinação de sementes. Actividade funcional das raízes. Velocidade e duração do crescimento das plantas. Ocorrência e severidade das doenças. A temperatura do solo mede-se com termómetros de profundidade, por exemplo: 10cm 20cm 50cm 100cm 200cm 300cm. O calor da superfície do solo é propagado para baixo na forma de ondas com amplitude decrescendo rapidamente com a profundidade. A amplitude de temperatura para qualquer ponto abaixo de superfície é dada pela equação: R z R 0 e z K h P Onde: R 0 e R z = amplitudes de temperatura na superfície. e na profundidade z, respectivamente. P = período de oscilação. K h = difusibilidade térmica do solo. O ciclo de calor num dia ou ano se retarda e debilita com o aumento da profundidade.

16 O tempo de retardamento ( t 1 e t 2 ) do máximo e do mínimo do ciclo de calor no solo é dado pela seguinte equação: t 1 t 2 P K h Onde: t 1 e t 2 = horas em que as temperaturas máximas e mínimas são observadas nas profundidades z 1 e z 2, respectivamente. Diversos factores climáticos, como temperatura, radiação solar e precipitação, afectam a taxa de crescimento e desenvolvimento das plantas, influenciando nas actividades fisiológicas e interferindo directamente na produção de grãos e matéria seca. A temperatura exerce um efeito maior na taxa de crescimento da cultura e nos processos de expansão e extensão. Temperaturas muito altas ou muito baixas podem retardar o desenvolvimento das plantas. A luz também determina a taxa de crescimento destas, principalmente em alguns estádios de desenvolvimento, quando este será reduzido se houver pouca luz. Após a emergência das plantulas, temperatura e luz influenciam no rendimento, sendo a produção de matéria seca quase proporcional a radiação interceptada durante o crescimento vegetativo.

17 Os processos de desenvolvimento, sensíveis e temperatura, podem ser divididos em duas categorias: A primeira inclui a iniciação e o aparecimento de folhas, processos que são independentes de luz e, portanto, com taxa de crescimento mínimo quando plantas são expostas a luminosidade normal no campo. A segunda categoria inclui os processos reprodutivos, que determinam o potencial de rendimento, expressado pelo número de espiguetas. Nos ambientes de campo e condições controladas, o número final de unidades reprodutivas depende tanto da taxa de crescimento da planta (e, portanto, normalmente da irradiância) quanto da temperatura. O número final de folhas e o tempo para antese (abertura das inflorescências) estão relacionados com o tempo termal (acúmulo térmico) e das fases de duração dos primeiros estádios de desenvolvimento. Em contraste, a segunda categoria não é tão definida, embora sua importância agronómica seja óbvia.

18 A geada como fenómeno agrometeorológico; natureza dos danos e resistência das plantas às geadas; probabilidade de ocorrência das geadas e o efeito do vento no crescimento das plantas. Apresentação retirada da seguinte website: da.pdf

19 Próxima Aula: Prática 3 21/04/