Apresentação do PowerPoint

Quanto que a Eliminação do Déficit Hídrico Poderia
Aumentar a Produtividade da Cana no Brasil?
Prof. Dr. Paulo C. Sentelhas
Depto. de Engenharia de Biossistemas
ESALQ - Universidade de São Paulo
Ribeirão Preto, SP – Julho de 2012
Tópicos da Apresentação
 Base fisiológica da produtividade agrícola
 Tipos e Níveis de Produtividade: fatores determinantes,
limitantes e redutores
 Outros fatores que afetam a produtividade da cana-deaçúcar
 Incremento de produtividade da cana-de-açúcar
 Deficiência hídrica x Produtividade da Cana-de-Açúcar
 O papel da irrigação no incremento de produtividade da
Cana-de-Açúcar
 Quanto a eliminação do déficit hídrico poderá aumentar a
produtividade da cana-de-açúcar ?
 Considerações Finais
Base Fisiológica da Produtividade Agrícola
Efeitos do Ambiente na
Produção Agrícola
Energia
Rad. Solar
Turno de Trabalho
Fotoperíodo
Matéria Prima
CO2 e Água
Indústria – Plantas
Temperatura
Matéria Prima
Nutrientes e Água
Processo – Fotossíntese
Produto
Base Fisiológica da Produtividade Agrícola
Clorofila
Fotossíntese
[CH2O]n + 6O2
6CO2 + 6H2O + RS
Fotossíntese
bruta (Fb)
RS
H2O /O2
CO2
Atm
Crescimento
(C ou FL)
Fitomassa (F)
Resp.Manutenção
(RM)
Resp.Cresc.(RC)
Eficiência de Conversão de Carboidratos
Solo
H2O e
Nutrientes
Estômato - regula a transpiração
(saída de água) e a fixação de CO2,
que são controlados pela RS, T, UR,
Vel.Vento e Disp. Água Solo
ECC = F/C
Cana ECC = 0,78
Soja ECC = 0,53
Taxa de Crescimento da Cultura
TCC = ECC (Fb - RM)
Base Fisiológica da Produtividade Agrícola
TCC = ECC (Fb - RM)
Espécie
Fb
RS, T, N, CO2,
Disp. água no solo
Cana (C4)
T, idade e
tamanho da planta
Fb
RM
FL
Soja (C3)
RS
e/Vento
Transpiração
Água no solo
T
Deficiência Hídrica
Fechamento dos estômatos
Redução na fixação de CO2
Redução da Fb e FL
Tipos e Níveis de Produtividade
Tipo de Produtividade
Fatores Determinantes, Limitantes e Redutores
Fatores
determinates
RS, Espécie, Tar, N
Produtividade Potencial
Fatores limitantes
Prod. Atingível
Fatores redutores
Prod. Real
Nível de Produtividade
CAD, Disp. Água (P-ET)
e Fertilidade do solo
Doenças, pragas e
plantas invasoras (T,
UR, P e DPM)
Tipos e Níveis de Produtividade
Fatores Determinantes, Limitantes e Redutores
Fatores
determinates
Tipo de Produtividade
Prod. Atingível c/ Irrigação = Prod. Potencial
Prod. Real c/ Irrigação (MO)
Fatores relacionados
ao Manejo da Cultura e
ao Manejo da Irrigação
Prod. Real c/ Irrigação (MD)
Prod. Atingível Sequeiro
Prod. Real Sequeiro (MO)
Prod. Real Seq. (MD)
RS, Espécie, Tar,
N + Irrigação
Fatores limitantes
CAD, Disp. Água (P-ET)
e Fertilidade do solo
Fatores Redutores
relacionados exclusivamente
ao Manejo da Cultura
Nível de Produtividade
MO = Manejo Ótimo
MD = Manejo Deficiente
Outros fatores que afetam a produtividade da
cana-de-açúcar
Cedido por N.P.Cardozo/Raízen
Fenômenos como a geada e o florescimento,
assim como a variedade, o tipo de cana
(planta ou soca), o ciclo de maturação
(precoce, média e tardia), a densidade
populacional, a idade do canavial e o número
de meses do corte afetam a PP
Outros fatores que afetam a produtividade da
cana-de-açúcar
Enquanto que a
ocorrência de pragas e
doenças afetam a PR
Outros fatores que afetam a produtividade da
cana-de-açúcar
O ambiente de produção, ou seja, fatores
relacionados à CAD e à fertlidade do solo afetam a PA
Outros fatores que afetam a produtividade da
cana-de-açúcar
Compactação do Solo devido ao
uso intenso de máquinário
pode levar à redução da CAD e,
portanto, da PA
Outros fatores que afetam a produtividade da
cana-de-açúcar
O déficit hídrico do local e a
lâmina de irrigação a ser
aplicada irão afetar a
disponibilidade hídrica do solo
Bom Jesus de Goiás, GO - (1977 a 2006)
100
DEF(-1)
EXC
75
50
mm
EXC = 292,4 mm
Produtividade x Irrigação
25
Pmin
Produtividade
afetada pelo
déficit hídrico
Lâmina ótima
Lâmina de
irrigação (mm)
-25
Dez_2
Nov_3
Nov_1
Set_3
Out_2
Set_1
Jul_3
Ago_2
Jul_1
Jun_2
Mai_3
Mai_1
Abr_2
Mar_3
Mar_1
Jan_3
DEF = 510,7 mm
-50
Fev_2
Produtividade afetada pelo
excesso de água: lixiviação,
erosão, alteração microclima.
Pmax
Jan_1
Produtividade (Kg/ha)
0
Outros fatores que afetam a produtividade da
cana-de-açúcar
A lâmina efetiva e o intervalo entre irrigações dependem do sistema e do manejo
de irrigação a serem adotados, o que irá afetar a disponibilidade de água no solo
e, portanto, a produtividade dos canaviais
Incremento de produtividade da cana-de-açúcar
Portanto, a produtividade da cultura da cana-de-açúcar é resultado de
uma complexa interação entre todos os fatores que afetam o sistema
agrícola, desde os fatores determinantes, impostos pelo clima, até os
fatores redutores, associados ao manejo da cultura (tratos e irrigação).
Sendo assim, o incremento de produtividade dos canaviais em função da
aplicação de água não dependerá somente do correto manejo da irrigação,
mas também do manejo da cultura adaptado às condições de canaviais
irrigados, que são diferentes dos canaviais de sequeiro.
 Variedades mais responsivas
à irrigação
 Espaçamento mais adequado
 Sistema mais adequado para
cada tipo de solo, relevo e
disponibilidade de água
 Irrigação com déficit
 Nutrição da cultura
 Balanço entre Prod. e ATR
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Para se avaliar o efeito do déficit hídrico na produtividade da cana-deaçúcar vários aspectos tem que ser considerados, de modo que não haja
interferência de fatores relacionados ao manejo da cultura na relação
entre a DEFICIÊNCIA HÍDRICA e a PRODUTIVIDADE de COLMOS.
Para tanto, a melhor maneira de se avaliar o efeito do déficit hídrico na
produtividade da cana é por meio de modelos de simulação, os quais,
desde que devidamente ajustados para as condições de manejo da cultura,
poderão indicar o incremento de produtividade a ser obtido de acordo
com as lâminas de irrigação a serem aplicadas.
Modelo de
Simulação da
Cultura
Calibração para as
condições locais
Simulações
para Séries
Históricas
Determinação da
Relação DEF x PROD
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Estimativa da Produtividade Potencial
Modelo da Zona Agroecológica
Estima a Produtividade Potencial Bruta Padrão
Método da Zona Agroecológica (FAO 33, 1994)
PPBp [kg MS ha-1 dia-1]
Conceito
É a Massa Seca (MS) produzida por uma cultura padrão,
cobrindo totalmente o terreno (IAF = 5), tendo a radiação solar,
o fotoperíodo e a temperatura como fatores limitantes.
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Estimativa da Produtividade Potencial
Bruta Padrão
PPBp [kg MS ha-1 dia-1]
PPBp = PPBc + PPBn
PPBc = Prod. no Período de
Céu Claro
PPBn = Prod. no Período
de Céu Nublado
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
PPBp = PPBc + PPBn
PPBc =Prod. Potencial no Período de Céu Claro
PPBc = (107,2 + 0,36 Qo) n/N cTc
PPBn = Prod. Potencial no Período de Céu Nublado
PPBn = (31,7 + 0,219 Qo) (1 – n/N) cTn
RADIAÇÃO SOLAR x LATITUDE
FOTOPERÍODO x LATITUDE
50,0
16,0
-2 -1
Qo (MJm d )
20S
40S
Fotoperíodo (horas)
10S
30S
Equador
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
Lat 10 S
Lat 30 S
Equador
14,0
Lat 20 S
Lat 40S
12,0
10,0
15,0
8,0
10,0
J AN
FEV M AR ABR
M AI
J UN
J UL
Meses
AGO
SET
OUT NOV
DEZ
J AN
M AR
M AI
J UL
Meses
S ET
NOV
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Correções para o efeito da temperatura
cTc e cTn
Depende:
 Tipo de metabolismo fotossintético (C3, C4)
 Clima da região de origem da espécie
Grupo 1 – Plantas C3 de inverno (alfafa, feijão, trigo, ervilha, batata)
Grupo 2 – Plantas C3 de verão (algodão, amendoim, arroz, girassol, soja)
Grupo 3 – Plantas C4 (milho, sorgo, cana-de-açúcar, capins, etc.)
Se T  16,5oC
Se T < 16,5oC
cTn = -1,064 + 0,173 T – 0,0029 T2
cTc = -4,16 + 0,4325 T – 0,00725 T2
cTn = -4,16 + 0,4325 T – 0,00725 T2
cTc = -9,32 + 0,865 T – 0,0145 T2
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Efeito da Irradiânica solar, da Temperatura e do
Fotoperíodo na Produtividade Bruta Padrão (Fb)
de plantas C3 de verão, C3 de invern e C4.
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Estimativa da Produtividade Potencial da Cultura
PPf [kg MS ha-1]
PPf =  (PPBp ) * CIAF * CRESP * CCOL * CUM
CIAF = correção para o índice de área foliar máximo da cultura
CRESP = correção para as perdas por respiração (man. e cresc.)
CCOL = correção para a parte da planta efetivamente colhida
NDC = número de dias do ciclo da cultura
CUM = correção para considerar a umidade da parte colhida
OBS: C são índices adimensionais
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Penalização da Produtividade Potencial pelo Déficit Hídrico
Modelo FAO – Boletim 33 (1979)
A deficiência hídrica induz a adaptações morfológicas, como o enrolamento das folhas, e
fisiológicas, como o fechamentos dos estômatos, reduzindo a fotossíntese, afetando
adversamente o crescimento e o rendimento das culturas
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Modelo FAO - Doorenbos & Kassam (1979)
Ky = (1 – PR/PPc) / (1 – ETr/ETc)
(1 – PR/PPc) = Ky (1 – ETr/ETc)
PR/PPc = 1 – Ky (1 – ETr/ETc)
PR = PPc [1 – Ky (1 – ETr/ETc)]
Fator de Resposta ao
Déficit Hídrico
Ky = (1 – PR/PPc) / (1 – ETr/ETc)
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Calibração do Modelo
para as Condições de
Manejo de cada local
para a Cultura da
Cana-de-açúcar
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Calibração do Modelo para as Condições de Manejo Gerais
do Estado de SP para a Cana-de-açúcar
Prod. Atingível x Prod. Real
Produtividade Atingível Penalizada
(t ha-1)
140,0
120,0
100,0
80,0
60,0
y = 1,0276x
R² = 0,57
40,0
20,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
Produtividade Real (t
120,0
140,0
ha-1)
Fonte:Monteiro (2012)
Deficiência hídrica x Produtividade da
Cana-de-Açúcar
Estado de São Paulo
Relação da Produtividade atingível com o
déficit hídrico
Produtividade Atingível (t ha-1)
140,0
y = -0,112x + 102,97
R² = 0,49
120,0
Melhores Condições
de Manejo da Cultura
100,0
Condições Média de
Manejo da Cultura
80,0
Piores Condições de
Manejo da Cultura
60,0
40,0
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
Déficit hídrico normal (mm ano -1)
Adaptado de Monteiro (2012)
O papel da irrigação no incremento de
produtividade da Cana-de-Açúcar
Fonte:Monteiro (2012)
O papel da irrigação no incremento de
produtividade da Cana-de-Açúcar
Lâmina
CP
P
(% DEF)
100
80
Bom Jesus de Goiás
Incremento de Produtividade em Função
da Lâmina de irrigação Aplicada
Lâmina
CP
P
M
T
50
TCH
% da DEF
60
100
57,1
40,2
18,4
38,6
80
45,1
31,8
14,5
30,7
60
33,4
23,6
10,8
22,9
50
27,6
19,5
8,9
19,0
40
22,0
15,5
7,1
15,2
20
10,8
7,7
3,5
7,6
40
20
M
T
TCH
Máx
808,2
610,2
345,6
523,8
Méd
645,6
466,0
249,5
400,2
Mín
460,7
319,9
114,0
264,0
Máx
646,6
488,2
276,5
419,0
Méd
516,4
372,8
199,6
320,2
Mín
368,6
255,9
91,2
211,2
Máx
484,9
366,1
207,3
314,3
Méd
387,3
279,6
149,7
240,1
Mín
276,4
191,9
68,4
158,4
Máx
404,1
305,1
172,8
261,9
Méd
322,8
233,0
124,7
200,1
Mín
230,4
159,9
57,0
132,0
Máx
323,3
244,1
138,2
209,5
Méd
258,2
186,4
99,8
160,1
Mín
184,3
128,0
45,6
105,6
Máx
161,6
122,0
69,1
104,8
Méd
129,1
93,2
49,9
80,0
Mín
92,1
64,0
22,8
52,8
O papel da irrigação no incremento de
produtividade da Cana-de-Açúcar
Usina Japungú, PB
Quanto a eliminação do déficit hídrico poderá
aumentar a produtividade da cana-de-açúcar?
Para respondermos precisamente a esta pergunta, temos que considerar os seguintes
aspectos fundamentais do cultivo da cana-de-açúcar:
a)
Clima da região – afeta a PP e a PA, em função da RS, T, N e DEF, portanto, o incremento
de produtividade com a irrigação vai depender desses fatores;
b)
Tipo de solo e suas características físicas e químicas – o ambiente de produção afeta
diretamente a produtividade em razão da fertilidade natural do solo e da capacidade de
água disponível;
c)
Variedades utilizadas e densidade populacional – em canaviais irrigados deve-se priorizar
o uso de variedades mais responsivas (> eficiência do uso da água), o que irá permitir o
aumento da densidade populacional;
d)
Manejo adotado na cultura da cana-de-açúcar – canaviais mais nutridos e em melhores
condições fitossanitárias tendem a responder melhor à irrigação do que canaviais sob
estresses bióticos e abióticos;
e)
Sistema de irrigação empregado e manejo da irrigação – esses dois aspectos em conjunto
definem a lâmina de irrigação a ser aplicada (quanto do DEF será eliminado) e o intervalo
de irrigação. Além disso, deve-se conhecer claramente as fases mais sensíveis ao DEF;
f)
Disponibilidade de água nos reservatórios e mananciais – a lâmina a ser irrigada
dependerá de quanta água há disponível nos mananciais e do volume outorgado para o
empreendimento.
Quanto a eliminação do déficit hídrico poderá
aumentar a produtividade da cana-de-açúcar?
Apesar de todos os aspectos que devem ser considerados, pode-se, em
função das análises realizadas em diversas regiões do país, estabelecer um
valor médio de incremento de produtividade por lâmina aplicada
correspondente ao déficit hídrico acumulado ao longo de todo o ciclo.
Mesmo assim, o incremento de produtividade ainda irá depender de alguns
aspectos básicos, como o clima do local, a CAD do solo, o tipo de cana
(planta ou soca), o ciclo de maturação da cana (precoce, média ou tardia) e a
% de eliminação do déficit hídrico.
Incremento TCH x Lâmina de Irrigação - Média Geral
160
Média = 12,47 TCH / 100 mm
Incremento TCH
140
120
100
80
60
40
20
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Lâmina de Irrigação (mm/ciclo)
800
900
Quanto a eliminação do déficit hídrico poderá
aumentar a produtividade da cana-de-açúcar?
Incremento x Lâmina x CAD - PB
Incremento TCH x Lâmina de Irrigação - CAD = 60 mm
Incremento TCH x Lâmina de Irrigação - CAD = 20 mm
160
Média = 11,60 TCH / 100 mm
140
140
120
120
Incremento TCH
Incremento TCH
160
100
80
60
40
20
Média = 13,75 TCH / 100 mm
100
80
60
40
20
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Lâmina de Irrigação (mm/ciclo)
800
900
0
0
100
200
300
400
500
600
Lâmina de Irrigação (mm/ciclo)
700
800
Quanto a eliminação do déficit hídrico poderá
aumentar a produtividade da cana-de-açúcar?
Produtividade x DEF x Tipo de Cana x Ciclo de Maturação - MG
Quanto a eliminação do déficit hídrico poderá
aumentar a produtividade da cana-de-açúcar?
Relação da Produtividade atingível com o
déficit hídrico
Produtividade Atingível (t ha-1)
140,0
y = -0,112x + 102,97
R² = 0,49
120,0
Produtividade x DEF x Local
100,0
80,0
60,0
40,0
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
Déficit hídrico normal (mm ano -1)
300,0
Considerações Finais
A irrigação é sem dúvida um dos meios mais eficientes para se elevar a
produtividade dos canaviais nas regiões produtoras do Brasil. Isso se aplica
tanto aos canaviais da região Nordeste como na região Centro-Sul, onde
tradicionalmente o cultivo se dá sob condições de sequeiro.
Apesar disso, a definição exata dos benefícios da irrigação irá depender de
uma série de fatores conjunturais, os quais são fundamentais para se fazer
da irrigação da cana um processo bem sucedido. Entre esses fatores temos:
a)
Melhor conhecimento das variedades e suas respostas à irrigação em
diferentes ambientes de produção;
b) Melhor caracterização das condições edafo-climáticas da área em que a
irrigação será empregada;
c) Adequação do manejo dos canaviais para as condições de cultura
irrigada (o manejo não pode ser exatamente o mesmo de uma cultura
de sequeiro);
d) Adoção do melhor sistema de irrigação para cada condição (clima, solo,
disponibilidade de água, etc.)
Considerações Finais
Além desses conhecimentos, o incremento de produtividade da cana em
decorrência do uso da irrigação irá depender dos seguintes aspectos:
a)
b)
c)
d)
e)
Clima da região – relacionado à intensidade do déficit hídrico;
Características fisico-hídricas do solo – definição da CAD;
Tipo de cana (planta ou soca);
Ciclo de maturação/Época de corte (precoce, média ou tardia);
Porcentagem do déficit hídrico a ser suprido com a irrigação (irrigação
de salvamento, complementar ou plena).
Diante do exposto e considerando-se os resultados apresentados para
diferentes regiões, com diferentes condições climáticas, de solo e de manejo
do canavial, pode dizer, em média, que:
Para cada 100 mm de déficit hídrico reposto pela irrigação a produtividade
da cana deve aumentar de 10 a 15 TCH.
Obrigado
E-mail: [email protected]
Tel.: (19) 3429-4283 – ramal 225
Cel.: (19) 8112-2701
Skype: paulo_sentelhas
http://www.leb.esalq.usp.br/sentelhas.html