O complexo soja tem um papel importante no desenvolvimento da economia brasileira. Cultivada especialmente nas regiões Centro-Oeste e Sul do país, a soja se firmou como um dos produtos mais destacados da agricultura nacional e na balança comercial. Assim como as demais culturas agrícolas, a soja depende de boas condições climáticas para expressar o seu potencial produtivo. Desse modo, o clima é um dos principais fatores de risco para o sucesso da cultura, especialmente quando se consideram os cenários futuros de mudanças climáticas. Desta forma, pode-se lançar mão de estratégias de manejo da cultura de modo a minimizar os riscos associados ao aquecimento global, como, por exemplo, alterar as datas de semeadura da soja, buscando-se períodos que possam amenizar os impactos proporcionados pela elevação das temperaturas. Com base nisso, o objetivo deste trabalho foi simular o desenvolvimento e a produtividade da cultura da soja nas condições climáticas atuais e futuras e simular diferentes decêndios para a semeadura da cultura, buscando-se determinar as épocas preferenciais em treze regiões produtoras do sul do Brasil. Para tanto, utilizou-se o modelo de simulação de cultura CSM-CropGro-Soybean para simular o desempenho da cultura da soja nas condições climáticas atuais e futuras. Os cenários climáticos, A2 e B2 do IPCC, foram gerados com base nos acréscimos de temperaturas gerados pelos modelos climáticos ETA e PRECIS para dois períodos: D25, entre 2013 e 2043; e D55, entre 2041 e 2071, em treze diferentes localidades produtoras de soja da região Sul do Brasil. A partir dos valores de produtividades potencial e atingível de soja, foram definidos quatro níveis de risco climático, sendo eles: baixo risco; risco moderado; risco alto; e risco muito alto. Também foram simulados quatro decêndios de semedura de soja, dois antecipados e dois tardios em relação ao período atual recomendado. O modelo CSM-CropGro-Soybean foi capaz de simular os efeitos dos diferentes tipos de solo e cultivares de soja nas produtividades potencial e atingível, considerando-se as séries climáticas atuais e futuras. Foi possível observar que o aquecimento global deverá levar a reduções de produtividade da cultura da soja, com as menores perdas ocorrendo nas localidades de Castro, PR, e Santa Maria, RS, e as maiores nas localidades de Palotina, PR, e Uruguaiana, RS. Observou-se que as localidades de Campo Mourão e Cascavel, no estado do Paraná, são as de menores riscos climáticos para o cultivo da soja, enquanto que nas localidades Bagé e Pelotas, RS, ocorrem os maiores riscos climáticos. Ao atrasar ou antecipar a semeadura em relação à época atualmente recomendada, verifica-se diferenças nas produtividades, sendo essas variáveis conforme a localidade estudada. / The soybean complex has an important role in the development of the Brazilian economy. It is especially cultivated in areas like Midwest and South of the country where the crop is established as one of the most important product of national agriculture and the trade balance. Like other crops, soybean depends on good weather to express all its productive potential, thus the climatic condition becomes one of the main risk factors for this crop failure, especially when climate change is considered. Considering that, crop management strategies can be adopted to minimize the climatic risks in the changing climate by anticipating or delaying the soybean sowing dates in relation to the recommended period. Based on that, the objective of this study was to simulate the development and yield of soybean crop in the current and future climate conditions and simulate different sowing dates in order to determine the preferred ones thirteen producing regions of southern Brazil. For that, the crop simulation model CSM-CROPGRO-Soybean was used to estimate soybean yield in the current and future climate scenarios, A2 and B2, with increasing temperatures generated by the climate models ETA and PRECIS for two distinct periods: D25, between 2013 and 2043; and D55, between 2041 and 2071, in thirteen different locations in southern Brazil. Based on the potential and attainable soybean yields, four levels of climatic risk were stablished, being: low risk; moderate risk; high risk; and very high risk. In order to evaluate the management strategies for mitigate the impacts of global warming on crop yield, four new sowing dates were simulated, being two before the recommended sowing period and two after that. The CSMCROPGRO- Soybean model was able to simulate the effects of different soil types and soybean cultivars, for potential and attainable yields, taking into account current and future climate data. It was possible to observe that a reduction in the soybean yield will occur in the future climate scenarios, with the lowest impacts in locations of Castro, PR, and Santa Maria, RS, and the greatest ones in Palotina, PR, and Uruguaiana, RS. Regarding the climatic risk for soybean crop, Campo Mourão and Cascavel, in the PR, were the locations with the lowest values, whereas in Bagé and Pelotas, RS, the highest values were observed. When under global warming, the delaying or advancing of the sowing dates in relation to the present ones, recommended by the government, can result in soybean yield changes, which vary across the locations studied in southern Brazil.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_clistenes_antonio_guadagnin.pdf: 835986 bytes, checksum: 25fc3a6cc44435c193b1e97429759ec7 (MD5) Previous issue date: 2013-09-23 / The family-based agriculture in the Western region of Santa Catarina State is characterized by a diversity of integrated crop-livestock systems, combining different uses and managements in a complex set of soil types. These systems can changes in their physical and hydrological properties and influence its physical qualities, including the capacity to storage of water available to crops. In the studied region, periods of water deficiencies frequently reduce the productivity of maize, the crop of major socioeconomic importance. This study complies a priority demand set in 2009 by Epagri UGT9 in the field of water resources management, focusing methods of catchment, storage and use of water in agriculture. Our goals were to analyze the changes in the soil's physical and hydrological properties in several production systems and the effects of water limitation on maize production. We analyzed the effect of land uses and management in the commonest soil types and on the readily available water storage and estimated the reduction in productivity due to water limitation in simulations, considering different seeding seasons. We conducted the research in 36 family-based properties in the West region of Santa Catarina State. We collected soil samples of three classes, in three land uses and management types, four properties and four soil layers (0-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.40 e 0.40-0.60 m), totaling 144 samples, following a factorial design. We used the software ISAREG to calculate the water balance according to the Penman-Monteith/FAO methodology and estimated the loss of maize productivity for the seasons 1989/90 to 2010/11, simulating 19 different seeding dates and three different maturation cycles. We concluded that (1) the changes in the soil's physical and hydrological properties due to the land uses and management didn't impair the physical quality of the soils in the region; (2) the managements of minimum tillage, direct seeding and permanent pastures didn't affected the readily available water storage; (3) that, otherwise, the variations in water storage were influenced by the soil classes; (4) the mean content of readily available water storage was 31.4 and 49.6% higher in Cambissoils, comparing respectively with Latossoils and Nitossoils in the minimum tillage system; (5) the ISAREG model estimated a mean reduction of maize productivity of 25.1%; (6) the highest loss was for August seeding and the lowest for seeding in January and February, varying up to 3.9% among maturation cycles evaluated; (7) the ISAREG model was appropriate to estimate the loss in productivity, but overestimates the loss when Etr / Etc-1 rate is greater than 0.8; (8) there is a 50% probability of maize productivity losses of 25% in the evaluated seasons for the western region of Santa Catarina. / A agricultura familiar do Extremo Oeste Catarinense se caracteriza por diversificados sistemas de integração lavoura-pecuária, combinando diferentes usos e manejos em distintas classes de solos. Estes sistemas podem provocar alterações nas propriedades físico-hídricas e influenciar a qualidade física do solo e o armazenamento de água disponível para as plantas. Nesta região os períodos de deficiência hídrica frequentemente reduzem a produtividade do milho, principal cultura de importância socioeconômica. O estudo justifica-se em função da demanda definida em 2009 pela Epagri UGT9 na área de gestão de recursos hídricos com ênfase em metodologias de captação, armazenamento, utilização/reuso da água na agricultura. O objetivo do trabalho foi gerar informações sobre as alterações nas propriedades físico-hídricas do solo nos diversificados sistemas de produção da região e avaliar os impactos da deficiência hídrica sobre a redução de produtividade do milho. Neste sentido avaliaram-se os efeitos de diferentes usos e manejos nas classes predominantes de solos sobre o armazenamento de água facilmente disponível e estimou-se a redução de produtividade devido à deficiência hídrica através de simulações de épocas de semeadura. A pesquisa foi desenvolvida em 36 estabelecimentos de agricultores familiares da região do Extremo Oeste Catarinense. Amostras de solo de cada classe e sistema de uso e manejo foram coletadas em quatro estabelecimentos, em quatro camadas (0-0,10, 0,10-0,20, 0,20- 0,40 e 0,40-0,60 m), totalizando 144 amostras (3 solos x 3 usos e manejos x 4 camadas x 4 estabelecimentos), seguindo um delineamento fatorial. Através do modelo ISAREG calculou-se o balanço hídrico decendial baseado na metodologia Penman-Monteith/FAO, e estimou-se a redução de produtividade do milho para o período 1989/90 a 2010/11, simulada para dezenove datas de semeadura e três ciclos de maturação. Os resultados obtidos permitem concluir que: as alterações nas propriedades físico-hídricas devido aos usos e manejos não comprometeram a qualidade física dos solos da região do Extremo Oeste Catarinense; os manejos em cultivo mínimo, semeadura direta e uso de pastagem perene não afetaram o armazenamento de água facilmente disponível, porém as variações foram influenciadas pelas classes de solos; o conteúdo médio de armazenamento de água facilmente disponível foi 31,4 e 49,6% superior no Cambissolo, respectivamente em relação ao Latossolo e Nitossolo no manejo em cultivo mínimo; o modelo ISAREG estimou uma redução de produtividade média de 25,1%; a maior redução ocorre na semeadura de agosto e a menor nas semeaduras entre janeiro e fevereiro, com variação de até 3,9% entre os ciclos de maturação avaliados; o modelo ISAREG é apropriado para estimar a redução de produtividade, porém superestima seu valor quando a razão Etr Etc-1 é maior que 0,8; há 50% de probabilidade de ocorrer redução de 25% na produtividade de milho nas épocas avaliadas na região do Extremo Oeste Catarinense.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Maize is a main crop in Brazil. Maize yield can be decreased by water deficit. Irrigation is an alternative to overcome this problem and avoid the low soil water availability. In order to efficiently irrigate a crop it is necessary to know some parameters and irrigation and crop requirements in each region. The objective of this study was to determine the most likely values the duration of developmental phases, water depth and the number of irrigations required for maize crop sown at different sowing dates, considering the water storage capacity of main soils of the Central Area of Rio Grande do Sul State and its variation with simulated developmental stage. Crop development for three maturation groups was simulated using the thermal time, for 14 sowing dates, from August until mid-February, every during the period from 1968 to 2008, covered by metereorological data at Santa Maria RS (EMPSM). To 13 soils, were grouped into six groups with similar water storage capacity (CAD) and infiltration capacity. Daily water balance was calculated when soil reached a minimum fraction of available water, according to four management levels (water withdrawn from the soil reached 20%, 30%, 40% and 50% of CAD). Data analysis consisted of analysis of variance, mean comparison tests and probability distribution analysis of the duration of crop developmental phases and the entire developmental cycle, water depth and number of irrigations. Developmental until tasseling are larger in the earliest sowing date (01/08). After tasseling, the greater duration of developmental phases occurs in the latest sowing (15/02). The normal and lognormal distributions represent better the variation of the duration of maize development both for the duration of the phases and the entire cycle. Sowing dates from early October to early November result a greater need water depth considering the entire cycle, regardless of the soil and maturation group. The mid maturation group needs more water during the entire cycle for all sowing dates, and the very early maturation group has the lowest water requirement. The variation of water depth and the number of irrigations follow the normal, lognormal, gamma and Weibull probability distribution functions. For the 90% probability level the water depth varies between 31 and 171 mm and the number of irrigations varies between one and nineteen during the developmental cycle, depending on sowing date, maize maturation group and soil. / O milho é uma das principais culturas da Agricultura Brasileira. A cultura sofre grandes perdas quando submetida a deficiência hídrica. Para contornar esse problema e evitar a baixa disponibilidade de água no solo, a irrigação do milho é a principal alternativa. Mas para isso ocorrer de forma satisfatória é necessário conhecer os parâmetros de irrigação e a necessidade de irrigação do milho em cada região. O objetivo desse trabalho foi determinar os valores mais prováveis de duração dos subperíodos do ciclo de desenvolvimento, de lâmina de irrigação e de número de irrigações necessários para o milho semeado em diferentes épocas, considerando-se a capacidade de armazenamento de água disponível dos principais solos da Região Central do Estado do Rio Grande do Sul e sua variação com o desenvolvimento simulado das plantas. O desenvolvimento da cultura para os três grupos de maturação foi realizado através da soma térmica, para as 14 épocas de semeadura, do início do mês de agosto até meados de fevereiro, para cada ano do banco de dados da Estação Meteorológica Principal de Santa Maria RS (EMPSM), utilizando o período de 1968 a 2008. Para simular a irrigação, os 13 solos da região de abrangência da EMPSM, foram agrupados em seis grupos que apresentam características semelhantes de capacidade de armazenamento de água disponível (CAD) e capacidade de infiltração. O balanço hídrico diário determinou a variação da água disponível e o momento da irrigação. O momento da irrigação foi determinado quando os solos alcançavam a fração mínima de água disponível a ser mantida. Para isso, foram utilizados quatro manejos que representaram a condição de quando a água retirada do solo alcançava a fração 20%, 30%, 40% e 50% da CAD. A análise dos dados consistiu de análise de variância, teste de comparação de médias e análise de distribuição de probabilidade para as variáveis: duração dos subperíodos e do ciclo de desenvolvimento do milho, lâmina de irrigação e o número de irrigações. Os subperíodos que ocorrem da semeadura até o pendoamento são maiores na primeira semeadura (01/08). Após o pendoamento a maior duração dos subperíodos ocorre na semeadura mais tardia (15/02). As distribuições normal e lognormal representam melhor o desenvolvimento do milho podem ser usadas para a duração dos subperíodos e do ciclo total. As épocas de semeadura do início de outubro até o início de novembro necessitam de maiores lâminas de irrigação considerando todo o ciclo, independente do solo e grupo de maturação. O grupo de maturação normal necessita maior lâmina de irrigação durante o ciclo de cultivo para todas as épocas de semeadura, e o grupo de maturação superprecoce tem a menor lâmina. A lâmina de irrigação e o número de irrigações são representadas pelas funções de distribuição de probabilidade normal, lognormal, gamma e Weibull. Para a probabilidade de 90% de ocorrência, a lâmina de irrigação varia entre 31 e 171 mm e o número de irrigações entre uma e dezenove durante o ciclo de desenvolvimento da cultura, dependendo da época de semeadura, grupo de maturação do milho e do solo de cultivo.