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Cultivo do algodão herbáceo no Estado de Pernambuco, segundo cenários de mudanças climáticas
Madson T. Silva1, Vicente de P. R. da Silva2 ,Bruce K. da N. Silva 3 & Roni V. de S. Guedes 4
1Doutorando em Meteorologia, (UFCG) – Campina Grande, PB, Brasil.
[email protected] (Bolsista do CNPq) 2Professor, Doutor, (UFCG) – Campina Grande, PB, Brasil.
[email protected] 3Doutorando em Ciências Climáticas, (UFRN) – Natal, RN, Brasil.
[email protected] (Bolsista da CAPES)
4Mestrando em Meteorologia, (UFCG) – Campina Grande, PB, Brasil. [email protected] (Bolsista do CNPq)
ABSTRACT: A model of soil water balance associated with geoprocessing techniques was used for assessing the impacts of climate change, based on the IPCC reports, on the agricultural zoning of climatic risk of cotton grown under rainfed system in the Pernambuco state. The data used in this study were rainfall time series with at last 30-years of daily data, crop coefficients, potential evapotranspiration and length of crop cycle. The scenarios A, B and C corresponding to the increases in air temperature of 1.5, 3.0 and 5.0 º C, respectively, as well as a deviation in rainfall of 25%, were analyzed to simulate sowing dates of the crop. It was adopted as a criterion for cutting to the water requirement satisfaction index (WRSI), which is defined as the ratio between actual evapotranspiration and maximum evapotranspiration (ETr/ETm), the value of 0.55. For all situations where the simulation of water balance presented an output with a minimum frequency of 80%, the sowing date was considered appropriate for planting. Results showed a significant reduction in agricultural area of cotton grown in the State of Pernambuco under the climate change scenarios. Palavras-Chave: Precipitação pluvial, balanço hídrico, ISNA 1. INTRODUÇÃO
No século XX ocorreu um aumento de 0,65 ºC na média da temperatura global, mais
pronunciado na década de 90 (IPCC, 2001). Durante este período a precipitação pluvial teve um incremento de 0,2 a 0,3% na região tropical e, do ponto de vista global, as prováveis causas dessas mudanças entre o sistema terra-atmosfera-oceano são estudadas levando-se em conta suas forçantes e seus mecanismos de interação. As causas desta variação podem ser de ordem natural, causada pelo homem (antropogênica) ou uma soma das duas. O relatório do (IPCC, 2001) indica, por meio de modelos matemáticos baseados em dados registrados nos Oceanos, Biosfera e Atmosfera, um aumento entre 1,4 e 5,8 ºC da temperatura global até o final do século XXI. As magnitudes de tais previsões são ainda incertas, visto que pouco se sabe em relação aos processos de troca de calor, de carbono e de radiação entre os diversos setores do sistema terra-atmosfera. Os modelos de simulação do sistema solo-planta-atmosfera constituem uma ferramenta adequada para estudos que envolvem aplicações sob condições de grande variabilidade ambiental, pois permitem determinar os riscos envolvidos na produção agrícola em função dos principais componentes de produção (CUNHA & ASSAD, 2001). Tendo em vista a importância da agricultura para a economia brasileira faz-se necessário à avaliação do impacto não só no estudo para variações de clima sazonais, mas também para mudança de clima, como apresentado pelo relatório de “Painel Intergovernamental em Mudanças do Clima” (IPCC 2001a e 2001b). Vários estudos
evidenciam que a definição das épocas de semeadura, por meio do balanço hídrico do solo, contribui para reduzir o risco climático causado pela variabilidade climática (SILVA et. al., 2010; CAMPOS et. al., 2010; SILVA & AMARAL, 2007). Neste contexto se analisam no presente estudo, os impactos dos cenários de mudanças climáticas no zoneamento agrícola de riscos climáticos para a cultura do algodoeiro herbáceo cultivado em sistema de sequeiro no Estado de Pernambuco, através de um modelo de balanço hídrico.
2. MATERIAL E MÉTODOS
A definição do risco climático foi realizada por intermédio de um modelo de balanço hídrico da cultura, realizado em duas partes. Na primeira, foi determinado o balanço hídrico se utilizando os cenários A, B e C, correspondentes ao aumento de temperatura do ar de 1,5, 3,0 e 5,0 ºC, respectivamente, bem como um desvio em precipitação de 25% para determinar a simulação da época de semeadura do algodão cultivado em sistema de sequeiro no Estado de Pernambuco. Foi determinada a simulação da época de semeadura com base no modelo SARRA (Sistema de Análise Regional dos Riscos Agroclimáticos) (BARON et al., 1996). Tal modelo estima componentes do balanço hídrico de uma superfície vegetada em solo estratificado, utilizando dados diários de precipitação pluvial e evapotranspiração potencial, além de coeficientes de cultivo (Kc), que descrevem o crescimento de culturas e as características de solos. Nesse modelo, o teor de umidade no solo foi obtida através do balanço hídrico em incrementos de tempo de 10 dias, considerando que a precipitação efetiva é de 100% da precipitação observada. O modelo exige como entradas diárias precipitação, coeficiente de cultura, evapotranspiração potencial, capacidade de retenção de água do solo, época de semeadura e profundidade efetiva da raiz da cultura. A evapotranspiração máxima foi calculada com o coeficiente de cultura variando de acordo com as fases fenológicas da cultura do algodão herbáceo seguindo as orientações da FAO (DOORENBOS & PRUITT, 1977; DOORENBOS & KASSAM, 1979). Uma equação polinomial em função da evapotranspiração máxima e umidade do solo foi utilizada para estimar a evapotranspiração real EAGLEMAN (1971). A evapotranspiração potencial foi estimada pelo método de HARGREAVES & SAMANI (1985) de acordo com os cenários de incremento de temperatura propostos para este estudo. As séries temporais de precipitação e temperatura do ar foram disponibilizadas a partir do Instituto Nacional de Meteorologia. As estações utilizadas têm uma cobertura geográfica razoável para região estudada, priorizando-se as séries históricas superiores a 30 anos referentes às informações de 95 postos pluviométricos disponíveis no Estado de Pernambuco. Para série temporal de temperatura do ar as estações sem dados ou com a falha foram obtidas pelo modelo empírico sugerido por SILVA et al. (2006). Na segunda etapa, foram empregados os valores de ISNA (Índice de Satisfação da Necessidade de Água para a cultura) estimados para o período fenológico compreendido entre a floração e o enchimento dos caroços (período mais crítico ao déficit hídrico). Os valores do ISNA foram determinados com uma freqüência de ocorrência de 80%, e segundo (AMARAL & SILVA, 2007) foram classificados em três classes qualitativas: (i) ISNA ≥ 0,55 (baixo risco climático), (ii) 0,45 ≤ ISNA < 0,55 (médio risco climático) e (iii) ISNA < 0,45 (alto risco climático). 3. RESULTADOS
O Índice de Satisfação da Necessidade de Água para a cultura (ISNA) foi usado para
avaliar o risco climático do cultivo do algodoeiro herbáceo em sistema de sequeiro sob cenários de aumento de temperatura desvios na precipitação. É importante destacar, no entanto, que esta análise não leva em conta o rendimento da cultura em cada cenário
climático. Porém ele avalia os impactos das alterações climáticas na área favorável ao cultivo da malvácea. A distribuição espacial do ISNA para a linha de base e os seis cenários de aumento da temperatura (1.5, 3.0 e 5.0ºC) associados ao aumento e decréscimo (±25% do valor observado) na precipitação são apresentados nas Fig. 1 a Fig. 4. Essas figuras evidenciam que o algodoeiro herbáceo possui áreas favoráveis ao cultivo no Estado de Pernambuco mediante os seis cenários climáticos analisados, porém com algumas reduções nas áreas favoráveis ao cultivo, tais reduções são decorrentes possivelmente pelos cenários simulados de mudanças climáticas.
De modo geral, com o aumento da temperatura do ar e da precipitação percebemos uma minimização das áreas de baixo risco climático e consequentemente aumento das regiões cujo risco climático é alto. As regiões de médio risco permanecem praticamente inalteradas ao cultivo do algodão herbáceo. Paralelamente, ao fazermos simulações de redução na precipitação mantendo-se constantes os mesmos acréscimos de temperatura, observam-se que o processo de redução das áreas de baixo risco é mais acelerado, em função do maior déficit hídrico, tornando-se evidente a vulnerabilidade do cultivo em sistema de sequeiro. Os cenários simulados foram 15/01 (1º período) e 15/04 (2º período), no primeiro intervalo de tempo, apesar do aumento na temperatura, não verificamos grandes mudanças sobre regiões com médio risco climático, sendo notório, no entanto, uma redução nas áreas agrícolas de baixo risco climático. Como resultado, as áreas de alto risco climático tornam-se maiores (Figura 1).
Com relação ao segundo período de simulação para este estudo, as condições de aumento da precipitação praticamente não ocasionam alterações nos cenários de médio e alto risco climático para as regiões agrícolas em estudo, destacando-se apenas redução nas áreas de baixo risco (Figura 3). Porém é importante ressaltar que as poucas áreas de baixo risco existentes estão situadas próximas ao litoral. As Figuras 3 e 4 evidenciam que mesmo para cenário de aumento de temperatura de 3ºC e redução na precipitação (Figura 4c) são observadas áreas com médio e baixo risco climático para o cultivo do algodoeiro. Portanto, se as condições climáticas são alteradas, em função da precipitação e temperatura do ar, problemas fitossanitários podem, ainda, agravar-se ao longo do ciclo de cultivo, já que as pragas do algodoeiro também podem sofrer influência das mudanças climáticas.
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Figura 1. Risco climático futuro do algodão herbáceo semeado em 15 de janeiro no Estado de Pernambuco, para o cenário com acréscimo de 25% na precipitação e de temperatura do ar para as condições atuais (A), aumento 1.5 ºC (B), aumento 3 ºC (C), e aumento 5 ºC (D).
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Figura 2. Risco climático futuro do algodão herbáceo semeado em 15 de janeiro no Estado de Pernambuco, para o cenário com decréscimo de 25% na precipitação e de temperatura do ar para as condições atuais (A), aumento 1.5 ºC (B), aumento 3 ºC (C), e aumento 5 ºC (D).
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Figura 3. Risco climático futuro do algodão herbáceo semeado em 15 de abril no Estado de Pernambuco, para o cenário com acréscimo de 25% na precipitação e de temperatura do ar para as condições atuais (A), aumento 1.5 ºC (B), aumento 3 ºC (C), e aumento 5 ºC (D).
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Figura 4. Risco climático futuro do algodão herbáceo semeado em 15 de abril no Estado de Pernambuco, para o cenário com decréscimo de 25% na precipitação e de temperatura do ar para as condições atuais (A), aumento 1.5 ºC (B), aumento 3 ºC (C), e aumento 5 ºC (D). 4. CONCLUSÕES
O estudo mostra que a temperatura do ar e a precipitação constituem-se elementos de
suma relevância para o cultivo racional do algodão herbáceo no Estado de Pernambuco. Os efeitos decorrentes de mudanças climáticas são fatores variantes espacial e temporalmente. Portanto, as preocupações com os impactos ambientais, ou até mesmo sociais, oriundos das
mudanças climáticas devem vir acompanhadas de políticas públicas de implementação e gerenciamento de culturas apropriadas à realidade e necessidades do Estado de Pernambuco. AGRADECIMENTOS: Os autores gostariam de agradecer ao CNPq e a CAPES, pela concessão de bolsas. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMARAL, J. A. B. DO; SILVA, M. T. Zoneamento Agrícola do Algodão Herbáceo no Nordeste Brasileiro Safra 2007/2008 – Estado de Pernambuco. Embrapa Algodão, Campina Grande, 9 p. 2007 (Comunicado Técnico 319). BARON, C., CLOPES, A., PEREZ, P., MULLER, B., MARAUX, F., 1996. Manuels d’utilisation de: SARRAMET 45 p SARRABIL 35 p et SARRAZON 29 p. CIRAD, Montpellier, France. CAMPOS, J. H. B. DA C.; SILVA; M. T.; SILVA, V. P. R. Impacto do aquecimento global no cultivo do feijão-caupi, no Estado da Paraíba. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.14, n.4, p.396-404, 2010. CUNHA, R. G.; ASSAD, E. D. Uma visão geral sobre zoneamento agrícola Brasil. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.9, n.3, (n. Especial: Zoneamento Agrícola) p.377-385, 2001. DOORENBOS, J.; KASSAN, A. H.; 1979. Yield response to water. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 33, FAO, Rome, 193p. DOORENBOS, J.; PRUITT, W. O. Guidelines to predicting water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 24, FAO, Rome, 179p. 1977. EAGLEMAN, A. M. An experimentaly derived model for actual evapotranspiration. Agr. Meteorol. 8, 385-409. 1971. HARGREAVES, G. H.; SAMANI, Z. A. Reference crop evapotranspiration from temperature. T. ASAE. 2, 96-99. 1985. INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE – IPCC (2001a) Working Group I. Third Assessment Report. Summary for Policymakers. WMO, 17p. Available at http://www.meto.gov.uk/sec5/CR_div/ipcc/wg1/WG1-SPM.pdf. INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE – IPCC (2001b) Climate change 2001: Impacts, adaptation and vulnerability. Working Group II. TAR: Summary for Policymakers. Available at http://www.meto.gov.uk/sec5/CR_div/ipcc/ wg1/WG1-SPM.pdf.
SILVA, M. T.; AMARAL, J. A. B. Zoneamento de risco climático para a cultura do amendoim no Estado do Rio Grande do Norte. Revista de Biologia e Ciências da Terra, v.7, n.2, p. 93-99, 2007. SILVA, V. P. R.; CAMPOS, J. H. B. C.; SILVA, M. T.; AZEVEDO, P. V. Impact of global warming on cowpea bean cultivation in northeastern Brazil. Agricultural Water Management, v. 1, p. 1-9, 2010. SILVA, V. P. R.; SOUSA, F.A.S.; CAVALCANTI, E. P.; SOUZA, E. P.; SILVA, B. B. Teleconnections between sea-surface temperature anomalies and air temperature in northeast Brazil. J. Atmos. Sol-Terr. Phy. 68, 781-792. 2006.
