ESTUDO DO EFEITO INTEGRADO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS E SEUS IMPACTOS NA PRODUTIVIDADE DAS CULTURAS DO FEIJÃO E DO MILHO NO ESTADO DE MINAS GERAIS Curso de

ESTUDO DO EFEITO INTEGRADO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS E SEUS IMPACTOS NA PRODUTIVIDADE DAS CULTURAS DO FEIJÃO E

DO MILHO NO ESTADO DE MINAS GERAIS

Curso de Treinamento em Gestão do Curso de Treinamento em Gestão do Risco ClimáticoRisco Climático03 a 07 de março de 200803 a 07 de março de 2008

INMET – IRIINMET – IRILuiz Cláudio Costa – Luiz Cláudio Costa – [email protected]@ufv.br

Universidade Federal de ViçosaUniversidade Federal de Viçosa

mailto:[email protected]

IPCC, 2001

CENARIOSCENARIOSCO2 Emissions

(Gt C)CO2 Concentrations

(ppm)

A2

A2

B2

B2

Aumento da Temperatura GlobalAumento da Temperatura GlobalG

loba

l tem

pera

ture

cha

nge

(ºC

)

Alta EmissãoMédia/Alta EmissãoMédia/baixa EmissãoBaixa Emissão

Relação não linearRelação não linear

ADAPTAÇÃOADAPTAÇÃO

Complexidade

Disponibilidade de dados

Experimentos

Escala

Desafios

Séculos0

100

200

300

400

CO

2 (p

pm)

CO2

0

20

40

60

80

100

Org

anic

C (t

C h

a-1)

carbono organico no solo

Década

A Escala CorretaDefinição temporal

0

1

2

3

4

5

6

7

8

LAI

IAFAnos

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Pgro

ss (m

g C

O2

m-2

s-1

)

FOTOSSÍNTESESDIAS

METODOLOGIAMETODOLOGIA Área de estudo e dados utilizados:Área de estudo e dados utilizados:

Localização das estações e mesorregiões estudadas

METODOLOGIAMETODOLOGIA

Feijão: PérolaFeijão: Pérola Grupo comercial: Grupo comercial:

carioca;carioca; Ciclo: 90 diasCiclo: 90 dias

Milho: AGN 2012 Milho: AGN 2012 Duplo híbrido;Duplo híbrido; Ciclo: 116 dias;Ciclo: 116 dias;

Cultivares:Cultivares:

PRODUTIVIDADE

Kg/h

MILHO

ÁGUA E CARBONO NAS PLANTAS


Fluxograma da inter-relação dos principais componentes do modelo


maxmax exp1 )1

ggg F

IεFF

maxmax

max 1 )2gg

gg FIε

FIεFF

1

min )3 maxmax ggg FIε

FF

2411 )4max

2

maxmaxmax

ggggg F

IFI

FIFF

IUERdtdMS

)5

cmg rMSRFdtdMS *)( )6

Fgmax: taxa máxima de fotossíntese da cultura;ε: eficiência fotossintética I= RFA interceptada pela cultura; θ= parâmetro de forma; Fg= taxa de fotossíntese bruta; UER= Uso eficiente da radiação; Rm: respiração de manutenção;Rc: respiração de crescimento e MS: matéria seca acumulada.

Exp.Neg.

Hip.Ret.

Blackman

UER

Hip.Não.Ret.

Produtivdade PotencialProdutivdade Potencialfeijãofeijão

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VIDA

DE (k

g/ha

)

Blackman Exponencial Negativa Hipérbole RetangularHipérbole Não Retangular Uso Eficiente da Radiação

EMBRAPA

MINISTÉRIO DA AGRICULTURA

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VIDA

DE (k

g/ha

)


EMBRAPA


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VID

ADE

(kg/

ha)


EMBRAPA


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VID

ADE

(kg/

ha)


EMBRAPA


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VIDA

DE (k

g/ha

)


EMBRAPA


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VID

ADE

(kg/

ha)


EMBRAPA


Campos das VertentesSul/Sudoeste Central Mineira

Vale do Jequitinhonha Triângulo/Alto Paranaíba Metropolitana

Produtividade potencialProdutividade potencialMilhoMilho

0

5000

10000

15000

20000

25000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VID

ADE

(Kg/

ha)


MINISTERIO DA AGRICULTURA

UFV

0

5000

10000

15000

20000

25000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VID

ADE

(Kg/

ha)



UFV

0

5000

10000

15000

20000

25000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUT

IVID

ADE

(Kg/

ha)



UFV

Campos das VertentesSul/Sudoeste Central Mineira

Vale do Jequitinhonha Triângulo/Alto Paranaíba Metropolitana

0

5000

10000

15000

20000

25000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUT

IVID

ADE

(Kg/

ha)



UFV

0

5000

10000

15000

20000

25000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUT

IVID

ADE

(Kg/

ha)



UFV

0

5000

10000

15000

20000

25000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010ANOS

PRO

DUTI

VIDA

DE

(Kg/

ha)



UFV

OBJETIVO OBJETIVO

Estimar a produtividade potencial e a perda de produtividade Estimar a produtividade potencial e a perda de produtividade

(diferença entre a produtividade potencial e real) considerando o (diferença entre a produtividade potencial e real) considerando o

cenário Acenário A22 do modelo HadCM3, o efeito fertilização do CO2 e a do modelo HadCM3, o efeito fertilização do CO2 e a

tecnologia das culturas do feijão (Ctecnologia das culturas do feijão (C33) e do milho (C) e do milho (C44) para algumas ) para algumas

mesorregiões do Estado de Minas Gerais.mesorregiões do Estado de Minas Gerais.

ObjetivosObjetivos

Projeções futuras: anos 2020, 2050 e 2080.Projeções futuras: anos 2020, 2050 e 2080.

1)1) Simulações considerando clima;Simulações considerando clima;

2)2) Simulações considerando clima + efeito Simulações considerando clima + efeito fertilização do COfertilização do CO22;;

3)3) Simulações considerando clima + o efeito Simulações considerando clima + o efeito fertilização do COfertilização do CO22 + tecnologia; + tecnologia;


Clima:Clima:

Nas simulações foram utilizadas condições climáticas projetadas pelo Nas simulações foram utilizadas condições climáticas projetadas pelo modelo de circulação geral da atmosfera HadCM3, desenvolvido no modelo de circulação geral da atmosfera HadCM3, desenvolvido no Hadley Centre, para os anos de 2020, 2050 e 2080, para o cenário A2. A Hadley Centre, para os anos de 2020, 2050 e 2080, para o cenário A2. A seguir, as produtividades simuladas para os anos de 2020, 2050 e 2080 seguir, as produtividades simuladas para os anos de 2020, 2050 e 2080 foram comparadas com a produtividade do ano base 2000.foram comparadas com a produtividade do ano base 2000.

Efeito fertilização por COEfeito fertilização por CO22::

em que: Fgx=taxa de fotossíntese bruta corrigida pela nova concentração de COem que: Fgx=taxa de fotossíntese bruta corrigida pela nova concentração de CO 22; Fg= taxa de ; Fg= taxa de fotossíntese bruta; β= coeficiente empírico (0,4 para culturas Cfotossíntese bruta; β= coeficiente empírico (0,4 para culturas C 44 e 0,8 para culturas C e 0,8 para culturas C33); Cx= nova ); Cx= nova concentração de CO2 (ppm); Co= concentração atual de COconcentração de CO2 (ppm); Co= concentração atual de CO22, fixada em 360 ppm;, fixada em 360 ppm;

Para o cenário A2, o IPCC estabelece as seguintes concentrações de CO2: 440ppm, 559ppm e 721ppm Para o cenário A2, o IPCC estabelece as seguintes concentrações de CO2: 440ppm, 559ppm e 721ppm para os anos de 2020, 2050 e 2080, respectivamente.para os anos de 2020, 2050 e 2080, respectivamente.

))/log(1( oxggx CCFF


Tecnologia:Tecnologia: Produtividade Potencial:Produtividade Potencial:

em que: PPT= efeito da tecnologia na produtividade potencial; Pg= progresso em que: PPT= efeito da tecnologia na produtividade potencial; Pg= progresso genético, para a cultura do feijão (1,6%/ano) e para a cultura do milho genético, para a cultura do feijão (1,6%/ano) e para a cultura do milho (1,82%/ano), conforme Matos (2005); fT,Pt(t)= parâmetro que representa o efeito (1,82%/ano), conforme Matos (2005); fT,Pt(t)= parâmetro que representa o efeito da tecnologia na produtividade potencial, 0,8 para 2020; 0,6 para 2050 e 0,4 para da tecnologia na produtividade potencial, 0,8 para 2020; 0,6 para 2050 e 0,4 para 2080 (EWERT, 2080 (EWERT, et al.et al., 2005)., 2005).

Em seguida, o fator que representa o efeito da tecnologia na Em seguida, o fator que representa o efeito da tecnologia na produtividade potencial foi inserido no modelo na taxa de produtividade potencial foi inserido no modelo na taxa de fotossíntese bruta. fotossíntese bruta.

t

totPtTggT fPPPP )(,


Tendência Tecnológica - Feijão

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

ANOS

PRO

DU

TIVI

DA

DE

OB

SER

VAD

A (K

g/ha

) Zona da MataVale do JequitinhonhaTriângulo/Alto ParanaíbaSul/SudoesteCampos das VertentesMetropolitanaCentral MineiraLinear (Triângulo/Alto Paranaíba)Linear (Vale do Jequitinhonha)Linear (Campos das Vertentes)Linear (Sul/Sudoeste)Linear (Metropolitana)Linear (Zona da Mata)Linear (Central Mineira)

Curvas de tendências tecnológica para cada mesorregião com base na série histórica de produtividade do feijão do IBGE

METODOLOGIAMETODOLOGIATendência Tecnológica - Milho

Curvas de tendências tecnológica para cada mesorregião com base na série histórica de produtividade do milho do IBGE.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

ANOS

PRO

DU

TIVI

DA

DE

OB

SER

VAD

A (K

g/ha

)

Zona da Mata

Vale do Jequitinhonha

Triângulo/Alto Paranaíba

Sul/Sudoeste

Campos das Vertentes

Metropolitana

Central Mineira

Linear (Zona da Mata)

Linear (Vale do Jequitinhonha)

Linear (Triângulo/Alto Paranaíba)

Linear (Sul/Sudoeste)

Linear (Metropolitana)

Linear (Central Mineira)

Linear (Campos das Vertentes)


1.000

1.020

1.040

1.060

1.080

1.100

1.120

1.140

1.160

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005ANOS

Mud

ança

rela

tiva

na p

rodu

tivid

ade

(-)

Zona da MataVale do JequitinhonhaTriângulo/Alto ParanaíbaSul/SudoesteCampos das VertentesMetropolitanaCentral Mineira

)1(

)(Pr

t

t

PePe

Mudança relativa na produtividade - Feijão

em que:Pr=mudança

relativa na produtividade entre anos;

Pe= produtividade estimada para determinado ano por meio de regressão linear simples dos dados observados para cada mesorregião (kg/ha);Mudança relativa na produtividade para a cultura do feijão, para

cada mesorregião estudada.


)1(

)(Pr

t

t

PePe

Mudança relativa na produtividade - Milho

em que:Pr=mudança

relativa na produtividade entre anos;

Pe= produtividade estimada para determinado ano por meio de regressão linear simples dos dados observados para cada mesorregião (kg/ha);

1.000

1.020

1.040

1.060

1.080

1.100

1.120

1.140

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005ANOS

Mud

ança

rela

tiva

na p

rodu

tivid

ade

(-)

Zona da MataVale do JequitinhonhaTriângulo/Alto ParanaíbaSul/SudoesteCampos das VertentesMetropolitanaCentral Mineira

Mudança relativa na produtividade para a cultura do milho, para cada mesorregião estudada.


Tecnologia:Tecnologia: Produtividade Real:Produtividade Real:

em que: PT=efeito da tecnologia na produtividade real; Pr(to)= mudança relativa em que: PT=efeito da tecnologia na produtividade real; Pr(to)= mudança relativa na produtividade para o ano base 2000; Pr,a= representa o incremento na na produtividade para o ano base 2000; Pr,a= representa o incremento na mudança relativa da produtividade com referência para o ano base 2000;mudança relativa da produtividade com referência para o ano base 2000;

Posteriormente, esse fator foi multiplicado pela produtividade Posteriormente, esse fator foi multiplicado pela produtividade observada no ano base. Para estimativa da produtividade real observada no ano base. Para estimativa da produtividade real futura também foram considerados os efeitos do clima e da futura também foram considerados os efeitos do clima e da fertilização por COfertilização por CO22..

t

totoT aP Pr,Pr )(


Perda de Produtividade:Perda de Produtividade: Foi calculada a perda de produtividade para os anos de 2000, 2020, Foi calculada a perda de produtividade para os anos de 2000, 2020,

2050 e 2080 para todas as mesorregiões e culturas. Seu cálculo 2050 e 2080 para todas as mesorregiões e culturas. Seu cálculo para o ano 2000 foi realizado pela diferença entre a produtividade para o ano 2000 foi realizado pela diferença entre a produtividade potencial simulada pelo modelo da hipérbole não retangular para o potencial simulada pelo modelo da hipérbole não retangular para o ano base 2000 e a produtividade fornecida pelo IBGE, para cada ano base 2000 e a produtividade fornecida pelo IBGE, para cada uma das mesorregiões estudadas para aquele ano.uma das mesorregiões estudadas para aquele ano.

Para os anos de 2020, 2050 e 2080 a perda de produtividade foi Para os anos de 2020, 2050 e 2080 a perda de produtividade foi calculada através da diferença da produtividade potencial simulada calculada através da diferença da produtividade potencial simulada pelo modelo, tendo sido considerado nas simulações o efeito do pelo modelo, tendo sido considerado nas simulações o efeito do clima, da concentração de CO2 e o efeito tecnológico, e a clima, da concentração de CO2 e o efeito tecnológico, e a produtividade real estimada.produtividade real estimada.

FeijãoFeijão2020 2050 2080

Clima + CO2

Clima

Clima+CO2+Tecnologia

MilhoMilho2020 2050 2080

Clima + CO2

Clima

Clima+CO2+Tecnologia

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ESTUDO DO EFEITO INTEGRADO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS E SEUS IMPACTOS NA PRODUTIVIDADE DAS CULTURAS DO FEIJÃO E DO MILHO NO ESTADO DE MINAS GERAIS Curso de