Cerrado is the second largest Brazilian biome and originally corresponded to 24% of the national territory, and since the 1970´s has been under agriculture and cattle activities. Soybean and maize are two of the most important grain-crops found in this region, with an estimated production of approximately 223 millions of tons in the Brazilian 2016/17 harvest. Changes in soil physical properties due to soil management affect productivity. Possible changes in climatic variables may also affect agricultural productivity, either per unit area (land productivity) or per unit of water volume (water productivity). One option for studying the relation between land and water productivity and how they are affected by soil hydraulic properties and climatic factors is by using an agro-hydrological model. In this study, the aim was to quantify aspects of the soil water balance and to make estimates of land and water productivity for soybean in a clay soil and maize in a medium texture in the Cerrado region using SWAP simulations for different irrigation strategies. Effects on agricultural productivity of a climatic prevision with increasing the air temperature and rainfall reduction for the years 2016-2040 were also simulated. Results show that an increase of soil porosity, resulting from a conservation tillage management, leads to a higher infiltration capacity and is shown to increase land and water productivity, when associated to irrigation scenarios. Higher water productivities were observed with only supplementary irrigation. Predicted climate changes will lead to a decrease of approximately 20% by the end of the years 2016-2040 in land productivity, under rainfed conditions. / O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro que originalmente, correspondia a 24% do território nacional, e desde os anos 1970 tem sido utilizado para atividades ligadas à agricultura e pecuária. Soja e milho são duas das mais importantes culturas graníferas encontradas nesta região, com uma estimativa de produtividade de aproximadamente 223 milhoes de toneladas na safra brasileira de 2016/17. Mudanças nas propriedades físicas do solo devido ao manejo do solo afetam a produtividade agrícola. Possíveis mudanças de variáveis climáticas também poderão afetar a produtividade agrícola, tanto por unidade de área (produtividade de terra) ou por unidade de volume de água (produtividade de água). Uma opção para estudar as relações entre a produtividade de água e de terra e como elas são afetadas pelas propriedades hidraulicas do solo e pelos fatores climáticos é pela utilização de um modelo agro-hidrológico. Neste trabalho, o objetivo foi quantificar os aspectos do balanço hídrico do solo e realizar estimativas da produtividade de água e de terra para soja em um solo argiloso e para milho em um solo de textura média, na região do Cerrado, utilizando simulações com o modelo SWAP para diferentes manejos de irrigação. Os efeitos na produtividade agrícola de uma previsão climática com aumento da temperatura do ar e redução da precipitação para os anos 2016-2040 foram também simulados. Os resultados mostram que um aumento na porosidade do solo, resultante de um manejo conservacionista do solo, leva a uma maior infiltração e resulta num aumento na produtividade da terra e da água, quando associado a cenários de irrigação. As maiores produtividades da água foram observadas com irrigação suplementar. As mudanças climáticas previstas levarão a uma diminuição de aproximadamente 20% na produtividade da terra ao final dos anos 2016-2040, em áreas não irrigadas.

Cerrado is the second largest Brazilian biome and originally corresponded to 24% of the national territory, and since the 1970´s has been under agriculture and cattle activities. Soybean and maize are two of the most important grain-crops found in this region, with an estimated production of approximately 223 millions of tons in the Brazilian 2016/17 harvest. Changes in soil physical properties due to soil management affect productivity. Possible changes in climatic variables may also affect agricultural productivity, either per unit area (land productivity) or per unit of water volume (water productivity). One option for studying the relation between land and water productivity and how they are affected by soil hydraulic properties and climatic factors is by using an agro-hydrological model. In this study, the aim was to quantify aspects of the soil water balance and to make estimates of land and water productivity for soybean in a clay soil and maize in a medium texture in the Cerrado region using SWAP simulations for different irrigation strategies. Effects on agricultural productivity of a climatic prevision with increasing the air temperature and rainfall reduction for the years 2016-2040 were also simulated. Results show that an increase of soil porosity, resulting from a conservation tillage management, leads to a higher infiltration capacity and is shown to increase land and water productivity, when associated to irrigation scenarios. Higher water productivities were observed with only supplementary irrigation. Predicted climate changes will lead to a decrease of approximately 20% by the end of the years 2016-2040 in land productivity, under rainfed conditions. / O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro que originalmente, correspondia a 24% do território nacional, e desde os anos 1970 tem sido utilizado para atividades ligadas à agricultura e pecuária. Soja e milho são duas das mais importantes culturas graníferas encontradas nesta região, com uma estimativa de produtividade de aproximadamente 223 milhoes de toneladas na safra brasileira de 2016/17. Mudanças nas propriedades físicas do solo devido ao manejo do solo afetam a produtividade agrícola. Possíveis mudanças de variáveis climáticas também poderão afetar a produtividade agrícola, tanto por unidade de área (produtividade de terra) ou por unidade de volume de água (produtividade de água). Uma opção para estudar as relações entre a produtividade de água e de terra e como elas são afetadas pelas propriedades hidraulicas do solo e pelos fatores climáticos é pela utilização de um modelo agro-hidrológico. Neste trabalho, o objetivo foi quantificar os aspectos do balanço hídrico do solo e realizar estimativas da produtividade de água e de terra para soja em um solo argiloso e para milho em um solo de textura média, na região do Cerrado, utilizando simulações com o modelo SWAP para diferentes manejos de irrigação. Os efeitos na produtividade agrícola de uma previsão climática com aumento da temperatura do ar e redução da precipitação para os anos 2016-2040 foram também simulados. Os resultados mostram que um aumento na porosidade do solo, resultante de um manejo conservacionista do solo, leva a uma maior infiltração e resulta num aumento na produtividade da terra e da água, quando associado a cenários de irrigação. As maiores produtividades da água foram observadas com irrigação suplementar. As mudanças climáticas previstas levarão a uma diminuição de aproximadamente 20% na produtividade da terra ao final dos anos 2016-2040, em áreas não irrigadas.

Este trabalho analisou o comportamento da produtividade da terra na agricultura brasileira, avaliando se há ou não convergência na evolução dessa variável. A análise compreende o período de 1960 a 2001 e alguns sub-períodos desses 42 anos, mais precisamente, os sub-períodos de 1970 a 2001, 1975 a 2001 e 1980 a 2001. A convergência é um processo em que uma mesma variável (por exemplo, renda per capita, produtividade da terra) apresenta diferentes valores entre países, regiões ou estados, mas essa diferença se reduz ao longo do tempo, indicando que a desigualdade diminui. As razões para haver o processo de convergência são várias, destacando-se as mudanças estruturais no processo de produção, a difusão tecnológica, a retirada de obstáculos ao crescimento da produção, dentre outras. A ocorrência da convergência da produtividade torna mais homogênea, do ponto de vista da modernidade, a agricultura do país. Para atingir o objetivo proposto na tese, desenvolveu-se um modelo teórico sobre convergência da produtividade da terra, tomando como base o modelo de Barro e Sala-i-Martin (1990). Quatro indicadores de convergência foram testados, os quais são: convergência- β absoluta, convergência σ, grupos de convergência e convergência- β condicional. Os dados utilizados referem-se às produtividades das culturas de algodão herbáceo, arroz, batata-inglesa, café, cana-de-açúcar, feijão, fumo, laranja, mandioca, milho e soja, coletados no Anuário Estatístico do Brasil. Inicialmente, testou-se a presença de convergência- β absoluta para as onze culturas supracitadas. Apenas seis culturas apresentaram essa convergência (café, cana-de-açúcar, fumo, laranja, mandioca e soja). Para as mesmas onze culturas foi testada a presença de convergência- σ e apenas a cultura da soja a apresentou para todos os sub-períodos analisados e as culturas da laranja e mandioca para o período de 1960 a 2001. Isto não invalida o resultado da convergência- β absoluta, pois a literatura mostra que se houver convergência σ, necessariamente haverá convergência- β absoluta, mas não o inverso. Para as culturas de algodão-herbáceo, arroz, batata-inglesa, feijão e milho foi testada a presença de grupos de convergência, diagnosticando-os para as culturas do algodão-herbáceo, batata-inglesa e feijão a convergência- β absoluta para os estados com maior produtividade. Finalmente, para a cinco culturas que não apresentaram convergência- β absoluta, testouse a presença de convergência- β condicional, usando como variáveis explicativas a produtividade inicial da cultura, a deficiência hídrica e o capital humano. Bons resultados econométricos foram obtidos para a convergência- β condicional da produtividade do algodão-herbáceo, da batata-inglesa e do feijão. No entanto, não se obteve resultados satisfatórios para as culturas do arroz e do milho. A partir desses resultados, o trabalho sugere algumas medidas de política econômica capazes de melhorar a convergência da produtividade da terra na agricultura brasileira, em especial para as culturas do arroz e do milho. Isto permitiria uma modernidade mais homogênea na agricultura nacional. / This work analyzed the behavior of land productivity in the Brazilian agriculture, evaluating if there is or not convergence in the evolution of this variable. The analysis is taken in the time period from 1960 to 2001 and also in some sub-periods of these 42 years, more precisely, the sub-periods of 1970-2001, 1975-2001 and 1980- 2001. The convergence is a process in which the same variable (for example, per capita income, land productivity) presents different values among countries, regions and states, but this difference is reduced during the time, indicating that the inequality decreases. There are several reasons to appear a convergence process, especially the structural changes in the production process, technological diffusion, removal of obstacles in the production growth, among others. The occurrence of the productivity convergence becomes more homogenous the country’s agriculture, from the modernity point of view. To reach the objective proposed in the thesis, a theoretical model about convergence in the land productivity was developed, based on Barro and Sala-i-Martin model (1990). Four convergence indicators were used, which are: β- convergence, σ-convergence, groups of convergence and β-conditional convergence. The data used refer to the productivity of herbaceous cotton, rice, potato, sugar cane, beans, tobacco, orange, manioc, corn and soybeans crops, collected from Brazilian Annual Statistical Yearbook. Initially, the presence of β-convergence was tested for the eleven crops commented above. Only six crops presented this convergence (coffee, sugar cane, tobacco, orange, manioc and soybeans). For the same eleven crops, the presence of σ-convergence was tested and only soybeans presented it for all the subperiods analyzed and the orange and manioc crops for the period of 1960-2001. This does not invalidate the β-convergence result, because the literature shows that if there is σ-convergence, the β-convergence will necessarily happen, but not vice-versa. For cotton, rice, potato, beans and corn crops the presence of convergence groups was tested, and it was diagnosed for cotton, potato and beans crops that β-convergence appear among the states with highest productivities. Finally, for the five crops which did not present β-convergence, the presence of β-conditional convergence was tested, using initial value of land productivity, hydric deficiency and human capital as explicative variables. Good econometric results were obtained for the cotton, potato and for beans. However, for corn and rice crops not satisfying results were obtained. From these results, the work suggests some policies that are able to improve land productivity convergence in the Brazilian agriculture, especially for rice and corn crops. This would allow a more homogenous modernity in the domestic agriculture.

Este trabalho analisou o comportamento da produtividade da terra na agricultura brasileira, avaliando se há ou não convergência na evolução dessa variável. A análise compreende o período de 1960 a 2001 e alguns sub-períodos desses 42 anos, mais precisamente, os sub-períodos de 1970 a 2001, 1975 a 2001 e 1980 a 2001. A convergência é um processo em que uma mesma variável (por exemplo, renda per capita, produtividade da terra) apresenta diferentes valores entre países, regiões ou estados, mas essa diferença se reduz ao longo do tempo, indicando que a desigualdade diminui. As razões para haver o processo de convergência são várias, destacando-se as mudanças estruturais no processo de produção, a difusão tecnológica, a retirada de obstáculos ao crescimento da produção, dentre outras. A ocorrência da convergência da produtividade torna mais homogênea, do ponto de vista da modernidade, a agricultura do país. Para atingir o objetivo proposto na tese, desenvolveu-se um modelo teórico sobre convergência da produtividade da terra, tomando como base o modelo de Barro e Sala-i-Martin (1990). Quatro indicadores de convergência foram testados, os quais são: convergência- β absoluta, convergência σ, grupos de convergência e convergência- β condicional. Os dados utilizados referem-se às produtividades das culturas de algodão herbáceo, arroz, batata-inglesa, café, cana-de-açúcar, feijão, fumo, laranja, mandioca, milho e soja, coletados no Anuário Estatístico do Brasil. Inicialmente, testou-se a presença de convergência- β absoluta para as onze culturas supracitadas. Apenas seis culturas apresentaram essa convergência (café, cana-de-açúcar, fumo, laranja, mandioca e soja). Para as mesmas onze culturas foi testada a presença de convergência- σ e apenas a cultura da soja a apresentou para todos os sub-períodos analisados e as culturas da laranja e mandioca para o período de 1960 a 2001. Isto não invalida o resultado da convergência- β absoluta, pois a literatura mostra que se houver convergência σ, necessariamente haverá convergência- β absoluta, mas não o inverso. Para as culturas de algodão-herbáceo, arroz, batata-inglesa, feijão e milho foi testada a presença de grupos de convergência, diagnosticando-os para as culturas do algodão-herbáceo, batata-inglesa e feijão a convergência- β absoluta para os estados com maior produtividade. Finalmente, para a cinco culturas que não apresentaram convergência- β absoluta, testouse a presença de convergência- β condicional, usando como variáveis explicativas a produtividade inicial da cultura, a deficiência hídrica e o capital humano. Bons resultados econométricos foram obtidos para a convergência- β condicional da produtividade do algodão-herbáceo, da batata-inglesa e do feijão. No entanto, não se obteve resultados satisfatórios para as culturas do arroz e do milho. A partir desses resultados, o trabalho sugere algumas medidas de política econômica capazes de melhorar a convergência da produtividade da terra na agricultura brasileira, em especial para as culturas do arroz e do milho. Isto permitiria uma modernidade mais homogênea na agricultura nacional. / This work analyzed the behavior of land productivity in the Brazilian agriculture, evaluating if there is or not convergence in the evolution of this variable. The analysis is taken in the time period from 1960 to 2001 and also in some sub-periods of these 42 years, more precisely, the sub-periods of 1970-2001, 1975-2001 and 1980- 2001. The convergence is a process in which the same variable (for example, per capita income, land productivity) presents different values among countries, regions and states, but this difference is reduced during the time, indicating that the inequality decreases. There are several reasons to appear a convergence process, especially the structural changes in the production process, technological diffusion, removal of obstacles in the production growth, among others. The occurrence of the productivity convergence becomes more homogenous the country’s agriculture, from the modernity point of view. To reach the objective proposed in the thesis, a theoretical model about convergence in the land productivity was developed, based on Barro and Sala-i-Martin model (1990). Four convergence indicators were used, which are: β- convergence, σ-convergence, groups of convergence and β-conditional convergence. The data used refer to the productivity of herbaceous cotton, rice, potato, sugar cane, beans, tobacco, orange, manioc, corn and soybeans crops, collected from Brazilian Annual Statistical Yearbook. Initially, the presence of β-convergence was tested for the eleven crops commented above. Only six crops presented this convergence (coffee, sugar cane, tobacco, orange, manioc and soybeans). For the same eleven crops, the presence of σ-convergence was tested and only soybeans presented it for all the subperiods analyzed and the orange and manioc crops for the period of 1960-2001. This does not invalidate the β-convergence result, because the literature shows that if there is σ-convergence, the β-convergence will necessarily happen, but not vice-versa. For cotton, rice, potato, beans and corn crops the presence of convergence groups was tested, and it was diagnosed for cotton, potato and beans crops that β-convergence appear among the states with highest productivities. Finally, for the five crops which did not present β-convergence, the presence of β-conditional convergence was tested, using initial value of land productivity, hydric deficiency and human capital as explicative variables. Good econometric results were obtained for the cotton, potato and for beans. However, for corn and rice crops not satisfying results were obtained. From these results, the work suggests some policies that are able to improve land productivity convergence in the Brazilian agriculture, especially for rice and corn crops. This would allow a more homogenous modernity in the domestic agriculture.