Modelo Aquacrop : calibração, validação e uso para soja e milho na região dos campos gerais

Abstract

Resumo: Modelos que simulam a produção agrícola são alternativas que permitem a suposição de cenários ideais para o crescimento das culturas, sendo utilizado no suporte à decisão no gerenciamento de lavouras, identificação das melhores épocas de semeadura, escolha de cultivares, avaliação de risco e investimento, com o objetivo de alcançar maiores produtividades. Contudo, a maior dificuldade encontrada nos principais modelos de simulação está na sua elevada complexidade, exigindo grande número de variáveis e parâmetros de entrada e certo grau de conhecimento em sistemas de simulação para compreensão de sua funcionalidade. Buscando facilitar aos usuários a simulação da produtividade, a Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) desenvolveu o AquaCrop, um modelo que simula a resposta do rendimento das culturas à disponibilidade de hídrica. O programa equilibra precisão, simplicidade e robustez, utilizando um número relativamente pequeno de parâmetros explícitos, intuitivos e variáveis de entrada que exigem métodos simples para sua determinação. O AquaCrop já foi calibrado e validado para várias culturas e condições climáticas no mundo, porém há poucos estudos voltados à sua utilização no Brasil, principalmente para a região dos Campos Gerais. No presente estudo, teve-se por objetivo calibrar, validar, analisar a sensibilidade e identificar os melhores períodos de plantio das culturas soja e milho com o modelo AquaCrop, para as condições edafoclimáticas da região dos Campos Gerais - PR. Os dados de entrada requeridos pelo modelo são referentes à cultura, clima, solo e manejo. Os dados climáticos foram disponibilizados pela Fundação ABC, provenientes das estações agrometeorológicas instaladas nos campos experimentais de Arapoti, Castro, Ponta Grossa e distrito de Socavão, Estado do Paraná, e Itaberá, Estado de São Paulo. Os dados de solo de cada campo experimental são de levantamentos realizados anteriormente nos mesmos locais. Os dados de cultura e manejo foram obtidos de protocolos dos experimentos disponibilizados pela Fundação ABC. Para alcançar os objetivos, o trabalho foi estruturado em três capítulos: O Capítulo I consistiu em calibrar e validar o modelo para as culturas soja e milho, na região dos Campos Gerais; Com os resultados da calibração e validação, o Capítulo II consistiu na análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo para a cultura do milho e identificar os parâmetros mais sensíveis; e, O Capítulo III consistiu em analisar os melhores períodos de plantio para o milho em Castro e distrito de Socavão, por ser a cultura e locais que obtiveram os melhores desempenhos no AquaCrop. Os resultados indicam que o AquaCrop é capaz de estimar adequadamente as produtividades de soja e milho, podendo ser utilizado para auxiliar investigações e alternativas para incremento das produtividades das culturas na região dos Campos Gerais. Os parâmetros referentes à cultura do milho e fertilidade do solo proporcionam maior sensibilidade no AquaCrop, por estarem relacionados direta e/ou indiretamente às principais equações que determinam a biomassa e produtividade da cultura no modelo. O plantio de milho em setembro não maximiza sua produtividade em Castro e Socavão, mas é a melhor opção, minimizando problemas fitossanitários no desenvolvimento da cultura. Palavras-chave: Modelagem. Produtividade. Relações hídricas. Produção agrícola.

Abstract: Models that simulate agricultural production are alternatives that allow the assumption of ideal scenarios for crop growth, being used in the decision support of crop management, identification of the better planting period, choice of cultivars, risk assessment and investment, with the objective of achieve greater productivity. However, the greatest difficulty found in the main models of simulation is in its high complexity, requiring many variables and input parameters and a certain degree of knowledge in simulation systems to understand its functionality. Aiming to make it easier for users to simulation of productivity, the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) has developed AquaCrop, a model that simulates crop yield response to water availability. The program balances accuracy, simplicity and robustness by using a relatively small number of explicit, intuitive and input variables that require simple methods for their determination. AquaCrop has already been calibrated and validated for various crops and climatic conditions in the world, but there are few studies aimed at its use in Brazil, mainly for the Campos Gerais region. In the present study, the objective was to calibrate, validate, analyze the sensitivity and identify the better planting periods of soybean and maize crops with the AquaCrop model, for the soil and climatic conditions of the Campos Gerais region. The input data required by the model are crop, climate, soil and management. The necessary climatic data were made available by the ABC Foundation, coming from the agrometeorological stations installed in the experimental fields of Arapoti, Castro, Ponta Grossa e Socavão district, Paraná State, and Itaberá, São Paulo State. The soil data of each experimental field are from previous surveys in the same places. Crop and management data were obtained from protocols of the experiments provided by the ABC Foundation. In order to reach the established objectives the work was structured in three chapters: Chapter I consisted of calibrating and validating the model for soybean and maize crops in the Campos Gerais region; With the results of the calibration and validation, the Chapter II consisted of sensitivity analysis of the model parameters for the maize crop, and identifying the most sensitive parameters; and, Chapter III consisted of analyzing the better planting periods for maize in Socavão and Castro, because it is the crop and places that obtained the best performances in AquaCrop. The results indicate that the AquaCrop can adequately estimate the productivity of soybean and maize and can be used to assist investigations and alternatives to increase the productivity of crops in the region of the Campos Gerais. The parameters related to maize crop and soil fertility, provide greater sensitivity in AquaCrop because they are directly and indirectly related to the main equations that determine a biomass and productivity in the model. Maize planting in September does not maximize its productivity in Castro and Socavão, but it is the best option, minimizing plant health problems in the development of the crop. Key-Words: Modeling. Productivity. Water relations. Agricultural production.