Desenvolvimento de um modelo biofísico de crescimento da cana-de-açúcar para estudos globais

• Ano de defesa: 2010
• Autor(a) principal: Cuadra, Santiago Vianna
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Agrometeorologia; Climatologia; Micrometeorologia; Doutorado em Meteorologia Agrícola; UFV
• Palavras-chave em Português: Modelagem agrometeorológica; Cana de açúcar; Modelos mecanicistas de crescimento de culturas; Interação biosfera-atmosfera; Agrometeorological modeling; Sugarcane; Mechanistic models of crop growth; Biosphere-atmosphere interaction; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA::CLIMATOLOGIA
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/1500

Previsões apontam uma expansão das terras cultivadas ao longo das próximas décadas devido a uma combinação do aumento da população global, com consequente necessidade de aumento da produção de alimentos, e do recente crescimento exponencial da produção de biocombustíveis baseados em cultura agrícolas. As alterações resultantes do uso da terra podem, por sua vez, impactar significativamente os ciclos biogeoquímicos e biogeofísicos ao longo do globo. Portanto, a representação de culturas agrícolas para produção de biocombustíveis, como a cana-de-açúcar, devem ser integradas em modelos de processos superficiais terrestres, possibilitando considerar nas simulações numéricas os feedbacks bidirecionais entre a superfície e a atmosfera. Neste estudo, nós apresentamos um novo modelo mecanicista de crescimento da cultura da cana-de-açúcar, incluído como um módulo dentro do modelo dinâmico de agro-ecossistema Agro-IBIS, que pode ser aplicado em múltiplas escalas espaciais (do local ao global). O modelo pode ser acoplado a um modelo atmosférico, permitindo a simulação das interações bidirecionais entre a atmosfera e o sistema de cultivo de cana. Esse novo módulo inclui uma série de equações e parâmetros de manejo agrícola que diferem das formulações para as culturas anuais pré-existentes. O modelo é avaliado contra observações micro-meteorológicas e de biomassa, obtidas para um ciclo da cultura (391 dias), no norte do Estado de São Paulo (Brasil), e para a produtividade agrícola em diferentes escalas espaciais. Os resultados da validação micro-meteorológica indicam que o modelo produz robustamente as flutuações sazonais e diárias do albedo, biomassa seca, e as relações entre troca líquida do ecossistema (NEE) e das variáveis atmosféricas (temperatura e umidade relativa do ar). Ao nível local, o modelo simulou com precisão a intensidade e a variabilidade diária da evapotranspiração (ET) durante dois ciclos consecutivos da cana-de-açúcar em um sítio experimental na localidade Kalamia, nordeste da Austrália. O modelo simulou com exatidão a média da produtividade da cana-de-açúcar para as quatro maiores mesorregiões produtoras (aglomerados de municípios) do estado de São Paulo (Brasil), durante um período de 16 anos, com viés relativo entre -0,68% e +1,08%. Finalmente, a simulação da produtividade média anual de cana para o Estado de Louisiana (EUA) produziu um viés relativo (-2,67%) baixo, mas apresentou menor variabilidade interanual do que a série de produtividade estimada. Considerando os resultados de todas as validações, podemos concluir que o novo modelo é capaz de capturar a relação entre a produção de biomassa e variabilidade do clima (temperatura e precipitação), indicando que o módulo pode ser utilizado com sucesso para prever alterações nos sistemas de cultivo de cana e as respectivas interações com o clima.