Impacto de cenários de mudança climática sobre o
desenvolvimento foliar na cultura da batata
Alencar Junior Zanon1Nereu A. Streck2Lilian O. Uhlmann3Josana A. Langner3Isabel Lago4 Joana G. Hanauer1Dilson A. Bisognin2
1 Engº Agrônomo, Aluno do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Centro de Ciências Rurais (CCR), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Av Roraima, 1000, Camobi, Santa Maria, RS, Brasil. Fone: (0xx55) 96025107, alencarzanon@yahoo.com.br.
2 Engº Agrônomo, Prof. Adjunto, Departamento de Fitotecnia, CCR, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil.
3 Aluno de Graduação em Agronomia, CCR, UFSM.
4 Engº Agrônomo, Aluno do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, CCR, UFSM.
ABSTRACT: Agriculture is a sector that may be affected by the projected climate change.
Leaf development represented by leaf appearance, is an important parameter of the vegetative development of crops that still needs to be studied in climate change scenarios. The objective of this study was to estimate the impact of climate change scenarios on leaf appearance of potato in Santa Maria, RS. Leaf appearance was estimated using a multiplicative model that has a non-linear temperature response function (the Wang and Wengel model) calculated the daily leaf appearance rate (LAR, leaves day-1) and the number of accumulated leaves (NL) until the uppermost leaf. Leaf appearance was calculated during 100 years in the following scenarios: current climate, +1°C, +2°C, +3°C, +4°C e +5°C. Variables of interest were NL and the duration (days) of the emergence-appearance of the uppermost leaf phase. Results showed that warmer scenarios lead to an increase in the duration of the leaf appearance phase in the Fall growing season whereas in the Spring growing season the duration of the leaf appearance phase is not altered.
Palavras-chave: Solanum tuberosum L., aquecimento global, emissão de folhas, desenvolvimento vegetal.
1- INTRODUÇÃO
Apesar de ainda não haver unanimidade no meio científico sobre as causas do aquecimento global (se naturais ou antropogênicas, ou ambas), fica evidente neste último relatório do IPCC que a temperatura global está em ascensão (IPCC, 2007). As projeções até o final deste século, apontam para aumentos de 1,1 a 6,4°C na temperatura média do ar em vários locais do Planeta, incluindo o Brasil (IPCC, 2007). Com a mudança climática, a agricultura deverá sofrer alterações e adaptações consideráveis neste século. A resposta das culturas agrícolas a cenários de mudança climática tem sido realizadas através de estudos numéricos, inclusive no Brasil (STRECK, 2005). Estes estudos têm concentrado foco no rendimento das culturas (STRECK & ALBERTO, 2006a,b) ou na fenologia das culturas (ASSAD et al., 2004; STRECK et al., 2006; LAGO et al.,2008), não no desenvolvimento foliar.
A emissão de folhas é um importante processo do ciclo de desenvolvimento das culturas. Em plantas anuais, a emissão de folhas em uma haste inicia com a emergência da cultura e termina com a emissão da última folha nesta haste. Integrando-se a taxa ou velocidade de emissão de folhas no tempo tem-se o número de folhas acumuladas (NF) na
haste que se estende até a emissão da última folha, quando o número final de folhas (NFF) é definido (STRECK et al., 2003a; XUE., 2004). O NF está associado com a data de várias etapas de desenvolvimento das culturas e à evolução IAF, o qual tem relação direta com a interceptação da radiação solar pelo dossel, fotossíntese e crescimento de diversos órgãos da planta (STRECK et al; 2003b). Portanto, o cálculo da taxa de desenvolvimento ou de emissão de folhas (LAR) é um importante componente em modelos de simulação do crescimento e da produtividade das culturas agrícolas (HODGES, 1991; MATTHEUS & HUNT, 1994; LEE et al., 2001).
A cultura da batata (Solanum tuberosum L.), família Solanaceae, é originária da Cordilheira dos Andes e ocupa o 4º lugar em volume de produção mundial de alimentos, sendo superada apenas pelo trigo, arroz e milho (NYENDE et al., 2005). A batata é um dos alimentos mais consumidos do mundo, dada a sua composição nutricional, versatilidade gastronômica e pelo baixo preço de comercialização de seus tubérculos (ABBA, 2008). O cultivo de batata é muito importante nas pequenas propriedades familiares do Rio Grande do Sul. Logo, este trabalho objetivou estimar o impacto de cenários de mudança climática sobre a emissão de folhas na cultura da batata em Santa Maria, RS.
2- MATERIAL E MÉTODOS
Este estudo numérico foi realizado para as condições de Santa Maria, RS (latitude
29°43’S, longitude 53º 43’ N, altitude 95m), que está localizada na região fisiográfica da
Depressão Central do Estado do Rio Grande do Sul e apresenta um clima Cfa, segundo a classificação climática de Köppen, que significa subtropical com verão quente e sem estação seca definida.
A emissão de folhas na cultura da batata foi estimada com o modelo de aparecimento de folhas proposto por WANG & ENGEL (1998). A forma geral do modelo de aparecimento de folhas de WANG & ENGEL (1998) é:
LAR= LARmax.f(T)
em que LAR é a taxa diária de aparecimento de folhas (folhas dia-1), LARmaxé a taxa diária máxima de aparecimento de folhas e f(T) é uma função de resposta não linear da LAR a temperatura. A função de resposta varia de 0 a 1. O número de folhas acumuladas (NF) foi calculado acumulando-se a LAR, ou seja, NF= Σ LAR até o surgimento da última folha.
A LAR foi estimada com os coeficientes da cultivar Asterix encontradas em STRECK et al. (2007): LARmax= 0,872 folhas dia-1 e as temperaturas cardinais usadas na f(T) são temperaturas mínimas de 7ºC, temperatura ótima de 21ºC e temperatura máxima de 30 ºC.
Os cenários de mudança climática usados neste estudo foram: cenário atual (sem mudança), + 1° C, +2° C, + 3° C, + 4° C e + 5° C, com aumentos simétricos na temperatura média do ar. Estes cenários de 100 anos foram criados com o LARS-WG “Weather generator” (SEMENOV et al., 1998) e usados anteriormente para Santa Maria (STRECK & ALBERTO, 2006a,b; LAGO et al., 2008) tendo como base a série de dados meteorológicos observados de 1969 a 2003 coletados na Estação Climatológica Principal da UFSM.
Em cada cenário de 100 anos de duração foi estimado diariamente a partir da emergência, o número de folhas acumuladas (NF) na haste principal até o surgimento da última folha. Considerou-se duas épocas de cultivo (cultivo de primavera ou safra e cultivo de outono ou safrinha), conforme STRECK et al. (2006). Dentro dessas duas épocas de cultivo foram considerados diferentes datas de emergência (26/07, 2/08, 9/08, 16/08 e 23/08 no cultivo de primavera e 6/02, 13/02, 20/02, 27/02 e 6/03 no cultivo de outono), seguindo as recomendações técnicas da cultura da batata. Considerou-se o número final de folhas de 24 e 20 folhas na época de safra e safrinha, respectivamente. As variáveis de interesse neste estudo foram o NF e a duração (em dias) da fase emergência-surgimento da última folha.
No cultivo de safrinha, a duração da emergência (EM) até a emissão da última folha expresso em dias, foi maior que o do cultivo de safra nos cenários +3°C, +4°C e +5°C, principalmente nas datas de emergência mais cedo (Figura 1). No cenário atual o atraso das datas de emergência reduziu um pouco a duração da fase EM-NFF. Na safra o menor e o maior valor da fase EM-NFF foram 36 e 41 dias e ocorreram nas datas de emergência 23 de agosto e 9 de agosto, respectivamente. Já na safrinha o menor e o maior valor da fase EM-NFF foram 27 e 29 dias e ocorreram nas datas de emergência 6 de fevereiro e 6 de março.
No cultivo de safra, o efeito da mudança climática foi pequeno em todas as datas de emergência, no sentido de redução de duração da fase com o aumento da temperatura, principalmente nos cenários +1°C, +2°C e +3°C(Figura 1A).
No cultivo de safrinha, o atraso na data de emergência resultou em redução da duração da fase EM-NFF. Houve um aumento expressivo na duração da fase EM-NFF nos cenários de aumento de temperatura (Figura 1B). Conforme STRECK et al. (2006), esse aumento está associado com a maior frequência de temperaturas ótimas (temperatura média diária próxima de 21°C) nos cenários com aumento de temperatura.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 Atual 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C D u ra ç ã o E M -N F F ( d ia s) Cenários climáticos Safra
26/jul 2/ago 9/ago 16/ago 23/8
A 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Atual 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C D u ra ç ã o E M -N F F ( d ia s) Cenários climáticos Safrinha
6/fev 13/fev 20/fev 27/fev 6/mar
B
Figura 1. Duração (em dias) da fase emergência - número final de folhas (EM-NFF) da batata, cultivar Asterix, simulado em duas épocas de cultivo (A-safra e B-safrinha), em cinco datas de emergência em cenários climáticos com aumento na temperatura do ar. Santa Maria, RS, Brasil. Cada coluna é a média de cem anos de simulações e as barras de erro representam um desvio-padrão da média.
Pela Figura 1A observou-se que o cultivo da época da safra é pouco sensível ao aumento de temperatura, indicando menor risco nesta época comparado com o cultivo da época de safrinha (Figura 1B) em que o período de emissão de folhas é bastante afetado pelo aumento da temperatura. Um aumento na duração do período de emissão de folhas, como simulado para o cultivo de safrinha nos cenários com aumento de temperatura, tem implicações fisiológicas e de manejo. Fisiologicamente, uma duração maior do período de emissão de folhas em temperaturas elevadas significa maiores perdas por respiração durante a noite e menor eficiência fotossintética durante o dia. Com relação ao manejo, um maior período de emissão de folhas pode aumentar a possibilidade de doenças foliares e assim aumentar a necessidade de aplicações de agrotóxicos.
4- CONCLUSÕES
Para a cultura da batata, cenários climáticos mais quentes levam a um aumento da
duração da fase de emissão de folhas no cultivo de outono ou “safrinha” enquanto no cultivo de primavera ou “safra” a duração da fase de emissão de folhas não é alterada.
ABBA. Associação Brasileira da Batata. A batata como alimento. Disponível em: http://www.abbabatatabrasileira.com.br. Acesso em: 21 abr. 2010.
ASSAD, E.D.; PINTO, H.S.; JUNIOR, J.Z.; ÁVILA, A.M.H. Impacto das mudanças climáticas no zoneamento agroclimático do café no Brasil. Pesquisa Agropecuária
Brasileira, v.39, n.11, p. 1057-1064, 2004.
HODGES, T. Predicting crop phenology. Boca Raton: CRC, 1991. 233 p.
IPCC, 2007 [Intergovernmental Panel on Climate Change]. Climate Change 2007: The
Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M.
Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt,M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 p.
LAGO, I.; STRECK, N.A.; ALBERTO, C.M.; OLIVEIRA, F.B.; PAULA, G.M.de. Impact of increasing mean air temperature on the development of rice and red rice. Pesquisa
Agropecuária Brasileira, v. 43, p. 1441-1448, 2008.
LEE, C.K.; LEE, B.W.; SHIN, J.C.; YOON, Y.H. Heading date and final leaf number as affected by sowing date and prediction of heading date based on leaf appearance model in rice. Korean Journal of Crop Science, v.46, p.195-201, 2001.
MATTHEWS, R.B.; HUNT, L.A. GUMCAS: a model describing the growth of cassava (Manihot esculenta L. Crantz. Field Crops Research, v.36, p.69-84, 1994.
NYENDE, A.B.; SCHITTENHELM, S.; MIX-WAGNER, G. et al. Yield and canopy development of field grown potato plants derived from synthetic seeds. European Journal of
Agronomy, v.22, p.175-184, 2005.
SEMENOV, M.A., BROOKS, R.J., BARROW, E.M. Comparison of the WGEN and LARS-WG stochastic weather generators for diverse climates. Climate Research, v. 10, n. 1, p. 95-107, 1998.
STRECK, N. A.; WEISS, A.; XUE, Q.; BAENZIGER, S. Incorporating a chronology response into prediction of leaf appearance rate in winter wheat, Annals of Botany, v. 92, p. 181-190, 2003a.
STRECK, N. A.; WEISS, A.; XUE, Q.; BAENZIGER, S. Improving predictions of developmental stages in winter wheat: a modified Wang and Engel model. Agricultural and
Forest Meteorology, v. 115, p. 139-150, 2003b.
STRECK, N.A. Climate change and agroecosystems: the effect of elevated CO2 and temperature on crop growth, development, and yield. Ciência Rural, v. 35, n. 3, p. 730-740, 2005.
STRECK, N. A.; LAGO, I.; ALBERTO, C. M.; BISOGNIN, D. A. Simulação do desenvolvimento da batata (Solanum tuberosum L.) cultivar Asterix em cinco cenários de mudanças climáticas em Santa Maria, RS. Bragantia, v. 65, p. 693-702, 2006.
STRECK, N. A.; ALBERTO, C. M. Simulação do impacto da mudança climática sobre a água disponível do solo em agroecossistemas de trigo, soja e milho em Santa Maria, RS.
Ciência Rural, v. 36, n. 2, p. 424-433, 2006a.
STRECK, N. A.; ALBERTO, C. M. Estudo numérico do impacto da mudança climática sobre o rendimento de trigo, soja e milho. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.41, p.1351 - 1359, 2006b.
STRECK, N.A.; PAULA,F.L.M.; BISOGNIN, D.A. ; HELDWEIN,A.B.; DELLAI,J. Simulating the development of field grown potato (Solanum tuberosum L.). Agricultural and
Forest Meteorology, v. 142, p. 1-11, 2007.
WANG, E.; ENGEL, T. Simulation of phenological development of wheat crops.
Agricultural Systems, v. 58, n. 1, p. 1-24, 1998.
XUE, Q.; WEISS, A.; BAENZIGER, P. S. Predicting leaf appearance in field-grown winter wheat: evaluating linear and non-linear models. Ecological Modelling, v. 175, p. 261-270, 2004.
