Zoneamento De Riscos Climáticos Para a Cultura De Milho Na Região Centro-Oeste Do Brasil E Para O Estado De Minas Gerais

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  Zoneamento De Riscos Climáticos Para a Cultura De Milho Na Região Centro-Oeste Do Brasil E Para O Estado De Minas Gerais
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  527 Rev. Bras. Agrometeorologia, v.9, n.3, (Nº Especial: Zoneamento Agrícola), p.1-10, 2001 ISSN 0104-1347 Zoneamento de riscos climáticos para a cultura demilho na Região Centro-Oeste do Brasil e para oestado de Minas Gerais Climatic risks zoning for maize production in West-CenterRegion and in Minas Gerais state, Brazil Luiz Marcelo Aguiar Sans 1 , Eduardo Delgado Assad 2 , Daniel Pereira Guimarães 1  e Gisela Avellar  1 Resumo -   Para a cultura de milho, a água é um fator limitante, principalmente, na fase de germinaçãoe nos períodos de floração e enchimento de grãos. Desta forma, conhecer os elementos climáticos éuma estratégia para definir manejos que possibilitem minimizar riscos climáticos, contribuindo paramelhorar a política de alocação de recursos para crédito agrícola e para o aumento de produção. Por meio de uma análise da distribuição freqüêncial dos índices de satisfação das necessidades de águada cultura (relação entre evapotranspiração real e evapotranspiração máxima) e da capacidade dearmazenamento de água dos solos, foram definidas as regiões de diferentes riscos climáticos para acultura do milho nos estados de Minas Gerais, Goiás, Tocantins, Mato Grosso e Mato Grosso do Sul.Os resultados das simulações foram espacializados para cada tipo de solo, diferenciados em funçãodo teor de argila e da capacidade de armazenamento de água, gerando mapas onde estão identificadasas áreas de riscos climáticos. Nos estados de Minas Gerais, Goiás, Tocantins, Mato Grosso e MatoGrosso do Sul as melhores datas de semeadura, para safra de verão, são no mês de outubro, e o atrasoda semeadura implica em aumento de risco climático, refletido em alta freqüência de ocorrência deestresse hídrico na fase de enchimento de grãos, realçada à medida que é reduzida a capacidade dearmazenamento de água no solo. Essa variação espacial e temporal dos riscos climáticos possibilitadelimitar áreas onde é necessário utilizar técnicas para minimizar o efeito de estresse hídrico. Palavras-chave:   balanço hídrico, Cerrado, datas de semeadura, Zea mays   L., Brasil. Abstract -   Water is a limiting factor for maize, especially during the stages of germination, flowering,and grain filling. Knowledge on climatic elements is essential for developing production management  strategies to reduce production risks. The ability to minimize climatic risks is essential for improving agricultural policies, at allocating resources for rural credit, and for increasing productivity. Climaticrisk maps for maize production for the states of Minas Gerais, Goiás, Tocantins, Mato Grosso, and  Mato Grosso do Sul, in Brazil, were developed based on the distribution of water requirement indexes(real evapotranspiration/maximum evapotranspiration) and water holding capacity of the soil.Simulation results using soil types as a function of clay content and water-holding capacity were used to generate maps which identify regions of climatic risk. The best seeding period for the summer cropof maize in the states of Minas Gerais, Goiás, Tocantins, Mato Grosso, and Mato Grosso do Sul is themonth of October. A delay in seeding will increase the climatic risk during the grain filing stage due tolow water supply in the soil. This spatial variation of climatic risks was used to define regions where it is necessary to deploy management techniques aiming at minimizing the risk of water-stress. Key words:   soil-water balance, Brazilian savannas, Cerrado, sowing dates, Zea mays  L., Brazil. 1  Pesquisador da Embrapa Milho e Sorgo, Caixa Postal 151, CEP 35701-970 Sete Lagoas, MG. E-mail: lsans@cnpms.embrapa.br 2  Pesquisador da Embrapa Informática Agropecuária, Caixa Postal 6041, CEP 13083-970 Campinas, SP.R    evista Brasileira de Agrometeorologia, Passo Fundo, v.9, n.3, (Nº Especial: Zoneamento Agrícola), p.527-535, 2001Recebido para publicação em 15/08/2001. Aprovado em 15/12/2001.  528 SANS, L.M.A. et al  . - Zoneamento de riscos climáticos para a cultura de milho... Introdução A importância do milho, no Brasil, pode ser avaliada pela sua grande dispersão e produção no país. Dados do IBGE (safra de 1999), indicamque o milho foi cultivado em 2801 municípios brasileiros, compreendidos entre o estado doTocantins até o Rio Grande do Sul. A produçãototal ficou em torno de vinte milhões de toneladas,com valor aproximado de três bilhões de reais. Omilho representa hoje a segunda maior “commodity” do país, com um incremento médiode produtividade de 15,5% nos últimos cinco anos.Este aumento de produtividade é ocasionado peloavanço tecnológico, onde a redução de perdasdevido aos riscos climáticos está, diretamente,embutida. A semeadura de milho envolve riscosde várias ordens, tais como: semente de máqualidade, manejo inadequado de fertilizantes,equipamentos e, principalmente, a falta de água.Para a cultura do milho, a água é fator determinanteda produção, principalmente, na fase degerminação, e nos períodos de floração eenchimento de grãos. A escolha da época desemeadura é uma forma de selecionar períodos emque as condições climáticas dominantes indicamdisponibilidade de água para os períodos críticos.Essa disponibilidade de água é determinada peladistribuição e intensidade pluviométrica, capacidadede armazenamento de água do solo e consumo deágua pela cultura. No Brasil central, o milho é produzido, na sua quase totalidade, durante aestação chuvosa. Portanto, sua produtividade édependente das condições reinantes de clima. Estavariável não controlável, o clima, é um dos maisimportantes componentes de produção da cultura.A interação genótipo-ambiente é um dos pontoscríticos num estudo de riscos para a cultura. Issoocorre porque os genótipos não mantêm um mesmo padrão de comportamento devido à variabilidadeespaço-temporal dos ambientes. Logo é necessáriodelimitar as áreas em ambientes mais homogêneos possíveis, e ter culturas bem ajustadas a cada umdesses ambientes e/ou obter cultivares que possuam um elevado grau de estabilidade.Atualmente, os métodos utilizados na análisede risco se baseiam nas características do meiofísico, procurando ajustar as necessidades dacultura à disponibilidade ambiental, ou na reaçãodos genótipos às diferentes condições ambientais. No primeiro caso, são consideradas as diferençasdos fatores ambientais, valorizando pouco ainfluência desses fatores sobre o genótipo, enquantoque, para o segundo, são prioritários os efeitos dosfatores ambientais sobre os genótipos. Asdificuldades de se utilizar o primeiro método deve-se à deficiência de informações detalhadasnecessárias e à falta de resposta do genótipo aoambiente. Portanto, tem sido preferida a segundametodologia e, para uso da mesma, deve-seconsiderar os conceitos de ALLARD &BRADSHAW (1964), referentes às interaçõesgenótipo-local e genótipo-ano. Vale mencionar queum aspecto importante a ser considerado é acaracterização da planta como instrumento demedida das variações ambientais previsíveis eadotar as reações das cultivares ao ambiente, comofundamental para o zoneamento. Vários são osautores (BYTH et al., 1976; THORNLEY, 1976;)que adotaram esse método, diferenciando-se por utilizarem técnicas estatísticas distintas paradefinirem os ambientes.Este trabalho objetivou estabelecer as melhoresépocas de semeadura para a cultura do milho desequeiro para os estados de Minas Gerias, Goiás,Tocantins, Mato Grosso e Mato Grosso do Sul, por meio da identificação dos riscos climáticos dosdiferentes ambientes edafoclimáticos, visando aredução de perdas e a obtenção de maioresrendimentos. Material e métodos A metodologia baseia-se na análise do consumode água pela cultura, dando prioridade aos períodoscríticos de desenvolvimento. Embora, diversoselementos climáticos e características de solo sejamdeterminantes da potencialidade de um ambiente,foram considerados como decisivos noestabelecimento dos riscos climáticos, a precipitação pluvial diária, a capacidade dearmazenamento de água do solo e o balanço hídricoda cultura.Quanto à precipitação, esta foi quantificada emtotais mensais, decendiais e qüinqüidiais, e tambémcaracterizada quanto à sua freqüência deocorrência. Procurou-se utilizar séries históricas  529 Rev. Bras. Agrometeorologia, v.9, n.3, (Nº Especial: Zoneamento Agrícola), p.1-10, 2001 climatológicas suficientemente longas, de maneiraque a referência estatística fosse consistente. Emlocais onde essas séries não existem, utilizaram-seséries menores, mas nunca inferiores a 15 anos.As estações climatológicas utilizadas foram: 331(MG), 22 (GO), 55 (TO), 45 (MT) e 40 (MS). Paraa análise freqüencial mensal, decendial e qüinqüidialda precipitação pluvial, utilizou-se o modelo“Chuva” desenvolvido por ASSAD, (1994).Para o balanço hídrico relativo a períodos decinco dias, aplicou-se a metodologia descrita por MEIRELES et al. (1995). Os dados de entrada nomodelo foram: precipitação pluvial eevapotranspiração potencial (ETo) diárias,coeficientes culturais, fases fenológicas, ciclo dacultura e água disponível no solo na zona radicular.Os coeficientes culturais (Kc) usados paraestimar a evapotranspiração máxima (ETm) foramvalores médios determinados por ANDRADE etal. (1988), SANS et al. (1994) e valores obtidosem pesquisas desenvolvidas na Embrapa Milho eSorgo (EMBRAPA MILHO E SORGO, 1992,1994, 1996). A evapotranspiração potencial foiestimada pelo método de Penman-Monteith(SMITH, 1993).Os dados referentes ao ciclo e à fenologiaforam provenientes de trabalhos desenvolvidos emdiversos locais da Região Sudeste, nos ensaiosnacionais coordenados pela Embrapa Milho e Sorgo(CORRÊA, 1995), e nos ensaios de épocas desemeadura desenvolvidos por SANS & SANTOS(1992).Os valores da capacidade de armazenamentode água no solo foram obtidos de diversas fontes.As principais foram: resultados de análises físico-hídricas de solos dos laboratórios da Embrapa Milhoe Sorgo (arquivo de resultados analíticos de solosda Embrapa Milho e Sorgo), levantamentos de solos(EPAMIG, 1976, 1978; EMBRAPA MILHO eSORGO, 1992, 1994), resultados de balançoshídricos aplicáveis à irrigação do milho e de pesquisas desenvolvidas em diferentes tipos desolos (OLIVEIRA, 1960; OLIVEIRA & MELO,1970; FREIRE, 1976; LOPES, 1977; ANDRADEet al.. 1988; FERNANDES et al. 1998). De possedos dados sobre capacidade de retenção de águado solo, fez-se uma análise dessas informações eforam selecionados 254 perfis de solo, consi-derando, primeiramente, a confiabilidade dosresultados e, segundo, a metodologia utilizada paradeterminar a curva de retenção de água dessessolos. Os dados foram distribuídos em classes defreqüência com base na capacidade de águadisponível. A análise de tendência foi feita por meiodo ajuste de distribuições probabilísticasdeterminadas pelas funções, nas suas formasderivadas:em que α, β e  γ são os parâmetros de ajustes e xa água disponível do solo.Usou-se o quadrado médio dos resíduos comocritério para a seleção do modelo mais eficiente para explicar as tendências observadas.As simulações das épocas de semeaduraforam feitas a cada dez dias, a partir de 1º desetembro até início de janeiro. Do balanço hídrico,a variável mais importante na definição dos riscosé o índice de satisfação da necessidade de água pela cultura (ISNA), que é a relação entre aevapotranspiração real e a evapotranspiraçãomáxima da cultura. Tomaram-se valores médiosanuais do ISNA para o período entre as fases de pendoamento e maturação, período este, crítico aodéficit hídrico para a produção de milho, e efetuou-se a análise freqüencial do ISNA para 20%, 50%e 80% de ocorrência. Utilizou-se a freqüência de80% para espacialização, por ser maisconservadora. Foram definidas três classes deISNA para diferenciação dos ambientes dentro dosestados, ou seja: ISNA > 0,55 (região agroclimáticafavorável, com pequeno risco climático); 0,55 >ISNA > 0,45 (região agroclimática intermediária,com médio risco); ISNA < 0,45 (regiãoagroclimática desfavorável, com alto risco climáticoe elevado déficit hídrico).Segundo DOORENBOS & PRUITT (1975), para se quantificar o efeito do estresse hídrico sobreo milho é necessário deduzir a relação entre adiminuição do rendimento relativo (Yr/Ym) e odéficit da evapotranspiração relativa (ETr/ETm),dado pelo fator do efeito relativo (ky), obtido Gama ⇒  y´= α x β e -x/ γ  Logística ⇒  y´= α e γ  x /( β  + e γ  x ) 2 Weibull ⇒  y´ = αβγ   e - β x γ  x γ  -1  530 SANS, L.M.A. et al  . - Zoneamento de riscos climáticos para a cultura de milho... empiricamente ou seja:(1-Yr/Ym) = ky (1-ETr/ETm)em que, Yr= rendimento real obtido;Ym= rendimento máximo;ky = fator de efeito sobre o rendimento;ETr e ETm = evapotranspiração real e máxima, respectivamente. LAZAROTTO et al. (1997), a partir dos dadosgerados por MALUF & MATZENAUER (1995),utilizaram estes indicadores para definir as melhoresdatas de semeadura para esta cultura no estado doMato Grosso do Sul. Conforme MALUF &MATZENAUER (1995), o principal índice dequebra de produtividade é o déficit hídricoacumulado no mês em que ocorre o florescimento,mais as deficiências dos meses anterior e posterior ao mesmo. O trabalho feito por ASSAD & SANO(1998) mostra que o coeficiente de variaçãoassociado à precipitação mensal é muito elevado,e sendo o déficit hídrico, diretamente, dependentedeste, torna-se necessário que as análisesestatísticas sejam feitas em períodos menores.Assim em todos os casos de definição de datas desemeadura, as análises foram feitas para períodosdecendiais, para se determinar os valores de ETr/ETm, ou seja, o índice ISNA. A definição dos limites de cortes do ISNA baseou-se em resultados de pesquisasdesenvolvidas na Embrapa Milho e Sorgo, e estãode acordo com os valores estabelecidos por MALUF & MATZENAUER (1995), indicandoque uma deficiência hídrica acumulada de 25 a 50mm no período mais sensível da cultura pode provocar uma quebra de produtividade de até 50%.Associando-se estes valores à precipitação pluvialacumulada no período, em quase todas as estaçõesclimatológicas estudadas, chega-se a índices próximos de 0,55, valor adotado neste trabalho,como o limite mínimo de ISNA para se considerar a região de baixo risco num determinado períodode semeadura.As simulações das épocas de semeaduraforam feitas a cada dez dias, entre setembro e janeiro, totalizando 15 períodos decendiais.Após as simulações, os valores de ISNA foramespacializados, para posterior elaboração de mapas,utilizando-se o sistema geográfico de informações,SPRING, desenvolvido pelo INPE. Foram gerados405 mapas, onde estão espacializados os valoresde ISNA, definindo dessa forma, as regiões de baixo, médio e alto risco e, conseqüentemente, asépocas favoráveis de semeadura para cada tipode solo. A partir desses mapas foram geradastabelas onde estão definidas as épocas de menor risco, para cada tipo de solo, para os municípios decada estado.Por ser um modelo, unicamente, agroclimático,a condição de contorno, supõe que não existemlimitações quanto à fertilidade dos solos e ao ataquede pragas e doenças. Resultados e discussão Os resultados serão discutidos considerandoque a cultura de milho é desenvolvida em sistemade sequeiro. O aspecto de riscos climáticos para acultura na época normal de semeadura (períodochuvoso) será priorizado. Entretanto, antes de sediscutir os riscos, serão feitos alguns comentáriosno que se refere à seleção de solos quanto suacapacidade de armazenamento de água; elemento,esse, essencial na definição não só temporal comoespacial de semeadura.Como mostra a Tabela 1, a função logística foia que melhor descreveu a tendência de distribuiçãodos dados, indicando assim uma configuraçãosimilar à descrita pela curva normal da Figura 1. Tabela 1. Resultados obtidos pelo ajuste das funções probabilísticas Gama, Logística e Weibull, baseando-se nacapacidade do teor de água disponível nos solos. Parâmetro de ajusteModelo αβγ  Q.M.R.Gama 0,000567 9,4309 0,892110,4753Logística 0,891060,009169-0,54383 7,5291   Weibull 174,90000,000699 3,1904010,4823  531 Rev. Bras. Agrometeorologia, v.9, n.3, (Nº Especial: Zoneamento Agrícola), p.1-10, 2001 Pela Figura 1, verifica-se que a grande maioriados solos apresenta entre 8 e 10% de águadisponível para as plantas. Com base nessesresultados, procedeu-se a classificação dos solosem três tipos, sendo: • Tipo 1- solo de baixa retenção de água: soloscom menos de 5% de água disponível,representado pelas areias quartzosas,(solos com mais de 60% de areia e teo-res de argila menores do que 15%); •  Tipo 2- solos de média retenção de água: solosentre 5 e 15% de água disponível (teoresde argila entre 15 a 35%); e •  Tipo 3- solos com alta retenção de água: soloscom mais de 15% de água disponível(teores de argila maiores que 35%).Agruparam-se os solos, segundo o armaze-namento de água na zona radicular, em 20 mm(solos de baixa retenção de água, normalmente,solos arenosos), 40 mm (solos de retenção de águamédia, geralmente, textura média) e 60 mm (solosde alta retenção de água, normalmente, solos detextura argilosa).Como o ISNA é uma função da capacidadede água disponível (CAD) às plantas e dascondições meteorológicas, e sendo a CADrelacionada com as propriedades físico-químicasdo solo, a classe de solo por si só, não define acapacidade de água disponível. Assim, dentro deuma mesma classe de solos podem ocorrer,diferentes CADs. Portanto, a definição dasmelhores épocas de semeadura está condicionadaao conhecimento da retenção de água do solo.Caso se desconheça a CAD, é possível usar aTabela 2 como referência, que é uma tentativa deagrupar os solos segundo a sua capacidade deretenção de água.Assim, independente do tipo de solo e dascondições climáticas, somente quando em tornode 70% da água extraível é retirada, a cultura domilho começa a sofrer estresse hídrico, ou seja, oconsumo pela planta decresce a partir do ISNAmáximo (ISNA=1,0). Para ISNA abaixo de 0,4, a produtividade fica comprometida, ou seja, não háretorno econômico. A maior dificuldade está emrelacionar o ISNA e a classe de solo. Os mapasde solo disponíveis são, normalmente, dereconhecimento e em escalas muito pequenas,dificultando a espacialização do balanço hídrico.Portanto, ao espacializar informações fisico-hídricas de “pedons” utilizando esses mapas, pode-se estar incorrendo em grandes erros, não só pelarepresentatividade da classe de solo, mas também pela omissão de unidades de solo considerando aescala. Assim sendo, a solução é agrupar os solosem classes de disponibilidade de água e fazer o balanço hídrico para cada agrupamento de solos,ou para cada classe isoladamente. Na Figura 2 são apresentadas as delimitaçõesde áreas de riscos climáticos para a cultura do milhosemeada em época normal, para cada estado.Observa-se que os riscos climáticos sãodeterminados em função do armazenamento deágua no solo, da época de semeadura e da regiãodentro de cada estado. Como era esperado, quantomaior a capacidade de armazenamento de águano solo, menor o risco para a cultura. Nos solos com baixa capacidade de retençãode água, independente do estado, a época desemeadura recomendada ultrapassa o terceirodecêndio de outubro, chegando mesmo, no estadodo Tocantins, a não ser recomendada a semeadurade milho nesse tipo de solo, em qualquer época. Àmedida que aumenta a capacidade de armazena-mento de água no solo, há menor risco quando seatrasa a semeadura. Com a semeadura a partir do primeiro decêndio de outubro, pode-se observar maior risco climático, que se confirma com oaumento de áreas de risco médio e elevado. Esseé um aspecto a ser salientado quanto ao início dassimulações. Em todos os estados, somente foi viávela semeadura a partir de outubro, o que se deveu aoinício das chuvas, exceto em Mato Grosso do Sul. Figura 1 . Relação entre água disponível e classes desolos.  Água disponível    F  r  e  q  u   ê  n  c   i  a   (   %   ) 05101520253051015202530
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