Universidade de São Paulo Departamentop de Geografia...

Clima e agriculturaClima e agricultura

Prof. Dr. Emerson GalvaniProf. Dr. Emerson GalvaniLaboratório de Climatologia e Laboratório de Climatologia e

Biogeografia – LCBBiogeografia – LCB

Universidade de São PauloDepartamentop de Geografia

Disciplina: Climatologia Agrícola

Clima e AgriculturaClima e Agricultura

Radiação SolarRadiação Solar Fonte primária de todos os processos no Fonte primária de todos os processos no

planeta (99,7%);planeta (99,7%); Apresenta variação sazonal e espacial que Apresenta variação sazonal e espacial que

caracterizam o nível energético de cada caracterizam o nível energético de cada região;região;

Vamos entender um pouco desta Vamos entender um pouco desta variação.....variação.....


Inclinação do equador terrestre Inclinação do equador terrestre que resulta nas estações do ano que resulta nas estações do ano

e não a distância terra-sol.e não a distância terra-sol.

Grimm, 2004


Radiação no topo da Radiação no topo da atmosfera (atmosfera (IoIo))

Estimada em função: latitude, Estimada em função: latitude, dia do ano (declinação solar)dia do ano (declinação solar)

Energia no topo da atmosfera

Espectro eletromagnéticoEspectro eletromagnético

Espectro da Radiação Solar – Espectro da Radiação Solar – Destaque para o VísivelDestaque para o Vísivel

Namômetros

Espectro da Radiação SolarEspectro da Radiação Solar 1 m = 101 m = 10-3-3 milímetro-mm (0,001m) milímetro-mm (0,001m)

1 m = 101 m = 10-6-6 micrômetro- micrômetro-μμm (0,000001m)m (0,000001m)

1 m = 101 m = 10-9-9 namômetro- namômetro-ηηm (0,000000001m)m (0,000000001m)

1 m = 101 m = 10-12-12 picômetro- picômetro-ρρm (0,000000000001m)m (0,000000000001m)

Espectro da Radiação SolarEspectro da Radiação Solar

A maior parte da energia radiante A maior parte da energia radiante do sol está concentrada nas partes do sol está concentrada nas partes visível e próximo do visível do visível e próximo do visível do espectro. A luz visível corresponde espectro. A luz visível corresponde a ~43% do total irradiado, 49% a ~43% do total irradiado, 49% estão no infravermelho próximo estão no infravermelho próximo e 7% no ultravioleta.e 7% no ultravioleta.

Efeitos específicos causados por Efeitos específicos causados por determinadas faixas do espectrodeterminadas faixas do espectro

baixo efeito fotossintético e fraca ação sobre a formação

da planta.

pequena quantidade 610–510 nm (verde, amarelo,laranja)

forte atividade fotossintética e fotoperiódica.

fortemente absorvida pela clorofila .

720–610 nm (vermelho)

Crescimento das plantas (fotoperiodismo, germinação

de sementes, controle de floração e coloração de

frutos).

Absorvido sob a forma de calor em

pequena quantidade.

1000 – 720 nm

não causam danos e não apresentam efeitos

específicos nos processos bioquímicos e fotoquímicos.

absorvidas sob forma de calor.

1000 nmOnda longa

Efeito FisiológicoCaráter de AbsorçãoRegião Espectral


efeito sobre a fotossíntese, exerce efeitos de formação; as plantas tornam-se mais baixas e as folhas mais grossas

fracamente absorvida pela clorofila e protoplasma.

400–315 (UV)

grande efeito morfogenético e sobre os processos fisiológicos (é prejudicial à maioria das plantas).

absorvida pelo protoplasma.

315–280 nm

mata rapidamente as plantas.absorvida pelo protoplasma.

< 280 nm

forte atividade fotossintética e vigorosa ação na formação da planta

fortemente absorvida pela clorofila e carotenóides

510–400 nm (azul)

Efeito FisiológicoCaráter de AbsorçãoRegião Espectral

Fonte: COMISSÃO HOLANDESA DE IRRADIAÇÃO VEGETAL – 1953 (Mota, 1989).

FotossínteseFotossíntese

CO2 + H2O + Energia luminosa (PAR) => [CH2O] + O2

Radiação fotossinteticamente ativa - RFA

ESTÔMATOSESTÔMATOS São aberturas (poros estomáticos) na São aberturas (poros estomáticos) na

epiderme, responsáveis pelas epiderme, responsáveis pelas trocas trocas gasosasgasosas e pela t e pela transpiraçãoranspiração..

* folhas de pepino = 100.000 estômatos por cm2 * Gramíneas =10.000 por cm2.

Radiação Solar (PAR) * Materia SecaRadiação Solar (PAR) * Materia Seca

Galvani, 2001

Temperatura do arTemperatura do ar CALOR é definido como energia cinética total CALOR é definido como energia cinética total

dos átomos e moléculas que compõem uma dos átomos e moléculas que compõem uma substância.substância.

TEMPERATURA é uma medida da energia TEMPERATURA é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos cinética média das moléculas ou átomos individuais. individuais.

Portanto, a quantidade de calor depende da Portanto, a quantidade de calor depende da massa do material, a temperatura nãomassa do material, a temperatura não..

Temperatura do arTemperatura do arTemperatura do ar (oC) - 21/06/2002 - Estação Meteorológica - LCB

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Hora do dia

Tar (

o C)

Tmin=14,1oC

Tmax=25,7oC

A.T.=11,6oC

Temperatura do arTemperatura do ar

O conceito de graus-dia (GD)O conceito de graus-dia (GD) Baseia-se no fato de que a taxa de Baseia-se no fato de que a taxa de

desenvolvimento de uma espécie vegetal está desenvolvimento de uma espécie vegetal está relacionada a temperatura do meio.relacionada a temperatura do meio.

Pressupõe a existencia de uma temperatura Pressupõe a existencia de uma temperatura basal inferior (Tb) e uma superior (TB).basal inferior (Tb) e uma superior (TB).

GD=Tmédia – Tb GD=Tmédia – Tb

∑=

==n

iiGD

1GDA térmicaConstante

Taxa de desenvolvimento relativo e temperatura base inferior (Tb) e superior (TB) para o desnvolviemnto vegetal. Fonte:

Pereira et al. (2002)

Valores de constante térmica (GDA) e temperatura base inferior (Tb) para diversas culturas. Fonte: Pereira et al.

(2002)

199010Poda-maturaçãoItália/Rubi

155010Poda--maturaçãoNiagara rosadaUva700-8007Semeadura-maturação-Tomate

103014Semeadura-maturaçãoParaná

127514Semeadura-maturaçãoSanta RosaSoja 119010Semeadura-maturaçãoBR 201

120010Semeadura-maturaçãoAgroceres 612

11408Semeadura-maturaçãoCargil 805Milho1000-120010Semeadura-maturação-Feijão

199012Semeadura-maturaçãoIAC4440Arroz

Soma GD(oC)

Tb (oC)

PeríodoVariedade/cultivar

Cultura

Temperatura do arExemplo de aplicação do conceito de GD: Local: Botucatu, SP, latitude 22o 51’ Sul; longitude 48o 26’ oeste e, altitude 786 m. Dados normais de temperatura média do ar (oC): Mês Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Tmed 23,1 23,4 22,7 20,9 18,6 17,2 17,2 18,7 19,2 20,8 21,9 22,4 Considerando a cultura de soja variedade/cultivar santa rosa com semeadura realizada em 10 de novembro. Calcule a data prevista de colheita. Tb = 14 oC GDA = 1275 oC.d

1.275,834,5520,9 - 14 = 6,9

20,9Abril

1.241,3269,73122,72 -14 = 8,7

22,7Março

971,6263,22823,4 - 14 = 9,4

23,4Fevereiro

708,4282,13123,1 - 14 = 9,1

23,1Janeiro

426,3260,43122,4 - 14 = 8,4

22,4Dezembro

165,9165,92121,9 - 14 = 7,9

21,9Novembro

Soma GDA (oC.d)

SomaGD(oC)N (dia)GDi (oC)Tmed (oC)Mês

Portanto, a colheita será efetuada em condições normais em 5 de abril totalizando 1275 GD.

Fonte:Pereira et al. 2002


Milho

VentosFavoráveisO vento atua no transporte de propriedades:* calor: de regiões mais quentes para mais frias;* vapor d’água: regiões úmidas para regiões mais

frias;* dispersão de gases e partículas suspensas no ar:

diminui a concentração de poluentes (inverno).Remoção de calor de plantas e animais nas épocas

quentes.* Renovação de ar próximo a plantas mantendo o

suprimento de CO2 para as folhas durante o processo de fotossíntese.

* Dipersão de sementes, pólen, facilitando a dispersão de espécies e a polinização.

VentosEfeitos desfavoráveis:* Erosão eólica e deformação da paisagem;* Eliminação de insetos polinizadores;* Desconforto animal, devido a remoção excessiva de

calor, acelerando o metabolismo animal e diminuindo o ganho de peso.

* Deformação de plantas; * Abrasão de partículas do solo danificando tecidos

(caules) vegetais;* Fissura de tecidos vegetais pela agitação contínua,

permitindo a penetração de microorganismos;* Desfolha por efeito mecânico;* Aumento da transpiração, fechamento de estômatos,

queda na taxa de fotossíntese, diminuição do crescimento e produção.

U = 7km/h

U = 15km/h

U = 24km/h

Plantas submetidas a diferentes velocidades do vento. Observe o nanismo da parte aérea nas plantas submetidas a 15 e 24 km/h

Sentelhas; Angelocci, 2006

Umidade do arUmidade é o termo geral usado para descrever a presença de

vapor d’água no ar. Esta presença de vapor d’água pode ser descrita

quantitativamente de várias maneiras. Entre elas estão a pressão de vapor, a umidade

absoluta, a razão de mistura e a umidade relativa.

Umidade do ar

Sempre insisto que UR não indica conteúdo de vapor d´água e sim a razão entre a razão de mistura real

(w) e a razão de mistura de saturação (ws). A UR indica quão próximo o ar está da saturação, ao

invés de indicar a real quantidade de vapor d’água no ar.

Umidade do arExemplo 1:

Ts = 30 oC Tu = 30 oC

UR = 100 %

UA = 30,34 gH20.m-3 de ar

Exemplo 2:

Ts = 20 oC Tu = 20 oC

UR = 100 %

UA = 17,29 gH20.m-3 de ar

Exemplo 3:

Ts = 32 oC Tu = 30,5 oC

UR = 89 %

UA = 30,34 gH20.m-3 de ar

Exemplo 4:

Ts = 10 oC Tu = 10 oC

UR = 100 %

UA = 9,4 gH20.m-3 de ar

Umidade do ar

Precipitação Pluvial (chuva)

- Precipitação pluvial (chuva) é a principal entrada de água no sistema nas regiões tropicais;-Acentuada variação espacial e temporal;- Pode-se afirmar que nas regiões tropicais a sazonalidade é determinada pelo regime de chuvas.

Precipitação Pluvial (chuva)


Mancha de alternária é uma nova doença que afeta Mancha de alternária é uma nova doença que afeta algumas tangerinas e seus híbridos. É causada pelo algumas tangerinas e seus híbridos. É causada pelo fungo fungo Alternaria alternataAlternaria alternata f. sp. f. sp. citricitri, que produz uma , que produz uma

toxina específica para algumas tangerinas e seus toxina específica para algumas tangerinas e seus híbridos, não afetando laranjas doces, limões e limas híbridos, não afetando laranjas doces, limões e limas

ácidas.ácidas.

Fonte: http://www.fundecitrus.com.br

Climograma de GaussenClimograma de Gaussen Bagnouls & Gaussen (1953 ) propuseram o Bagnouls & Gaussen (1953 ) propuseram o

climograma climograma ombroombrotérmicotérmico (de Gaussen). (de Gaussen). Mês seco seria aquele em que:Mês seco seria aquele em que: a)a) registram-se menos de 10 mm de chuva, a uma registram-se menos de 10 mm de chuva, a uma

temperatura média inferior a 10 temperatura média inferior a 10 ooC, C, b)b) registram-se menos de 25 mm de chuva, a uma registram-se menos de 25 mm de chuva, a uma

temperatura média compreendida entre 10 a 20 temperatura média compreendida entre 10 a 20 ooC, C, c)c) registram-se menos de 50 mm de chuva, a uma registram-se menos de 50 mm de chuva, a uma

temperatura média compreendida entre 20 a 30 temperatura média compreendida entre 20 a 30 ooC; C; d)d) registram-se menos de 75 mm de chuva, a uma registram-se menos de 75 mm de chuva, a uma

temperatura média superior a 30 temperatura média superior a 30 ooC. C.

O Climograma de GaussenO Climograma de Gaussen Mês seco é considerado aquele em Mês seco é considerado aquele em

que o total mensal das precipitações que o total mensal das precipitações é igual ou menor que o dobro da é igual ou menor que o dobro da temperatura médiatemperatura média, ou seja, , ou seja, matematicamente expressamos matematicamente expressamos como sendo: como sendo:

Mês seco P Mês seco P == ou ou << 2*T 2*T onde P é a precipitação (mm) e T a onde P é a precipitação (mm) e T a

temperatura do ar (oC). temperatura do ar (oC).

Climograma de GaussenClimograma de Gaussen

3. 3. O Climograma de GaussenO Climograma de Gaussen

Balanço de Água no SoloBalanço de Água no Solo

∆ ARM

P ETI

Ee Es

DLe DLs

AC DP

∆ ARM

P ETI

Ee Es

DLe DLs

AC DP

Entradas de água: P: precipitação + orvalho;I: Irrigação;Ee: Escoamento superficial (run-in);Dle: Drenagem LateralAC: ascensão capilarSaídas de água: ET: evapo(transpi)ração;Es: Escoamento superficial (run-off);Dls: Drenagem LateralDP: drenagem profunda

O Balanço de Água no SoloO Balanço de Água no Solo A A chuvachuva e o e o orvalhoorvalho dependem do clima da dependem do clima da

região, enquanto que as demais entradas região, enquanto que as demais entradas dependem do tipo de solo e de relevo. dependem do tipo de solo e de relevo.

As entradas e saídas por escoamento As entradas e saídas por escoamento superficial (superficial (RiRi e e RoRo) e drenagem lateral () e drenagem lateral (DLi e DLi e DLoDLo) tendem a se compensar, assim como ) tendem a se compensar, assim como ACAC e e DPDP..

±∆±∆ARM = (P + I) - ET ARM = (P + I) - ET A ET (evapotranspiração) pode ser A ET (evapotranspiração) pode ser

estimada por diversos métodos.estimada por diversos métodos.

Balanço Hídrico ClimatológicoBalanço Hídrico Climatológico Thornthwaite & Mather (1955) propôs uma Thornthwaite & Mather (1955) propôs uma

metodologia de estimar o armazenamento metodologia de estimar o armazenamento médio de água do solo ao longo do tempo. médio de água do solo ao longo do tempo.

O BHC fornece estimativa da O BHC fornece estimativa da ETRETR (evapotranspiração real), da (evapotranspiração real), da DefDef (deficiência (deficiência Hídrica), do Hídrica), do ExcExc (excedente hídrico) e do (excedente hídrico) e do ARMARM (armazenamento de água do solo). (armazenamento de água do solo).

Para que não haja nem excesso nem Para que não haja nem excesso nem deficiência hídrica, a chuva (P) deve ser deficiência hídrica, a chuva (P) deve ser igual a ETR. igual a ETR.

Balanço Hídrico ClimatológicoBalanço Hídrico ClimatológicoMeses T P ETP P-ETP NEG-AC ARM ALT ETR DEF EXC

oC mm mm mm mm mm mm mm mmJan 23,0 234,0 111,8 122,2 0,0 100,0 0,0 111,8 0,0 122,2Fev 23,2 231,0 103,6 127,4 0,0 100,0 0,0 103,6 0,0 127,4Mar 22,5 165,0 102,7 62,3 0,0 100,0 0,0 102,7 0,0 62,3Abr 20,5 69,0 76,6 -7,6 -7,6 92,7 -7,3 76,3 0,3 0,0Mai 17,8 51,0 55,1 -4,1 -11,6 89,0 -3,7 54,7 0,4 0,0Jun 16,4 44,0 42,7 1,3 -10,2 90,3 1,3 42,7 0,0 0,0Jul 16,2 35,0 42,6 -7,6 -17,8 83,7 -6,6 41,6 1,0 0,0

Ago 17,7 32,0 53,3 -21,3 -39,1 67,6 -16,0 48,0 5,2 0,0Set 19,1 63,0 64,3 -1,3 -40,4 66,8 -0,8 63,8 0,4 0,0Out 20,4 128,0 81,2 46,8 0,0 100,0 33,2 81,2 0,0 13,6Nov 21,3 123,0 91,0 32,0 0,0 100,0 0,0 91,0 0,0 32,0Dez 22,1 180,0 105,4 74,6 0,0 100,0 0,0 105,4 0,0 74,6

TOTAIS 240,2 1355,0 930,3 424,7 1090,0 0,0 922,9 7,3 432,1MÉDIAS 20,0 112,9 77,5 35,4 90,8 76,9

5. Balanço Hídrico Climatológico5. Balanço Hídrico ClimatológicoExtrato do Balanço Hídrico Mensal

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

mm

DEF(-1) EXC

Balanço Hídrico ClimatológicoBalanço Hídrico Climatológico

Pelo BHC:

DEF=200,8 mm

EXC=618,5 mm

Total: 5 meses secos

Gaussen:

DEF= ?? mm

EXC= ?? mm


Balanço Hídrico ClimatológicoBalanço Hídrico Climatológico

Pelo BHC:

DEF=295,3 mm

EXC=115,7 mm


Gaussen:

DEF= ?? mm

EXC= ?? mm


Extrato do Balanço Hídrico Mensal - Cuiabá - MT

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100


mm

DEF(-1) EXC

Balanço Hídrico ClimatológicoExtrato do Balanço Hídrico Mensal - Manaus - AM

-100

-50

0

50

100

150

200


mm

DEF(-1) EXC

Balanço Hídrico ClimatológicoExtrato do Balanço Hídrico Mensal - Santos - SP

0

50

100

150

200

250

300


mm

DEF(-1) EXC

Balanço Hídrico ClimatológicoExtrato do Balanço Hídrico Mensal Quixeramobim - CE

-180-160-140-120-100-80-60-40-20

02040


mm

DEF(-1) EXC

Domínios Climáticos Brasileiros - KoppenDomínios Climáticos Brasileiros - Koppen

Domínios Climáticos Brasileiros – IBGE, 1990Domínios Climáticos Brasileiros – IBGE, 1990

Deficiencia HídricaDeficiencia Hídrica

Exemplo de Zoneamento ClimáticoExemplo de Zoneamento Climático

Exemplo de Zoneamento ClimáticoExemplo de Zoneamento Climático

Aracatuba

Assis

Avare

Bauru

Botucatu Campinas

Catanduva

Franca

Jales

Marilia

Mococa

Ourinhos

Pres.Prudente

Rib.Preto

Santos

S.Carlos

Itarare

Registro

S.Paulo

Dracena

AndradinaS.J.R.Preto

Votuporanga

Lins

Teod.SampaioBananal

Caraguatatuba

S.J.Campos

Cruzeiro

Itapetininga

54° 53° 52° 51° 50° 49° 48° 47° 46° 45° 44° 43°

19°

20°

21°

22°

23°

24°

25°

26°

54° 53° 52° 51° 50° 49° 48° 47° 46° 45° 44° 43°19°

20°

21°

22°

23°

24°

25°

26°

Temperatura Média Anual

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

- Fernando A. M. da Silva- Eduardo D. Assad- Balbino A. Evangelista

- Hilton Silveira Pinto- Jurandir Zullo Jr- Gustavo Coral- Bernadete Pedreira

- Orivaldo Brunini- Rogério Remo Alfonsi- Marcelo B.P. de Camargo- Mário J.Pedro Jr.- Roberto A. ThomazielloEMBRAPA / CERRADOS

CEPAGRI / UNICAMP

CIIAGRO / IAC

Equipe Técnica:

Novembro - 2000

“Na safra 1997/98 quando os deficits hídricos alcançaram valores elevados (entre 100 e 120mm aproximadamente) na fazenda Verde (Rondonópolis) todos os cultivares de ciclo tardio sofreram significativas quebras de produtividade (reduções que variaram de 50 a 80% em relação a PPP), sobretudo em solos arenosos. Entretanto os cultivares precoces, que neste ano foram semeados mais cedo que os tardios, apresentaram rendimento elevado (igual a PPP). Deste modo, houve uma compensação na média final da produtividade da soja. Estratégias como estas tem contribuído para minimizar os efeitos do clima no rendimento final da soja...

...de qualquer modo, os coeficientes encontrados, embora tenham sido em geral fracos, mostraram que cerca de 40 a 50% da variação dos rendimentos da soja neste sistema de produção pode estar relacionada com as condições climáticas durante o ciclo fenológico das plantas” (SANTOS, 2002)

Sitios Interessantes:Sitios Interessantes: www.inmet.gov.brwww.inmet.gov.br (clicar em (clicar em

agrometeorologia e/ou climatologia)agrometeorologia e/ou climatologia) www.agritempo.gov.brwww.agritempo.gov.br http://ciiagro.iac.sp.gov.br/http://ciiagro.iac.sp.gov.br/ www.iapar.brwww.iapar.br

http://www.inmet.gov.br/

http://www.agritempo.gov.br/

http://ciiagro.iac.sp.gov.br/

http://www.iapar.br/

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