CLIMA E PRODUÇÃO PRIMÁRIA: LIMITAÇÕES HÍDRICAS

Homero Bergamaschi, Dr. Prof. da UFRGS, Pesq. CNPq

homerobe@ufrgs.br

Genei A. Dalmago, Dr. Pesq. da Embrapa Trigo, Pesq. CNPq

dalmago@cnpt.embrapa.br 1. A condição climática

O Brasil é um país de grandes dimensões e tem uma ampla variação de climas (Figura 1). Esta classificação discrimina os tipos climáticos pelas condições térmicas e hídricas. Porém, como a maior parte do território brasileiro se encontra na faixa intertropical, as condições hídricas são o principal fator de diferenciação entre as regiões. As condições térmicas se manifestam como fator de diferenciação climática nas regiões Sul, por efeito da latitude e altitude, e Sudeste sobretudo devido à altitude. Mesmo assim, essas duas regiões também sofrem efeitos marcantes do regime hídrico, em particular pela ocorrência de estiagens no período de primavera-verão.

Dependendo da época de ocorrência, as estiagens podem causar grandes impactos sobre as atividades agropecuárias, pela redução da produção tanto vegetal como animal, além de outros problemas decorrentes da falta de água ao nível regional ou de propriedade rural. Do ponto de vista agronômico, uma “seca” se caracteriza por um desequilíbrio entre a disponibilidade de água no solo e a necessidade dos cultivos. Portanto, dependendo da época e da intensidade do fenômeno, nem toda estiagens podem caracterizar a ocorrência de uma seca.

Figura 1. Climas do Brasil, segundo a classificação de Köeppen (descrição das principais regiões por H. Bergamaschi).

Adaptado de http://www.guianet.com.br/brasil/mapaclima.htm

Quanto à ocorrência de secas, no Brasil, a região semi-árida da região Nordeste é que mais se caracteriza pela ocorrência de longos períodos de estiagem e elevada demanda evaporativa. Além disso, embora sendo semi-árida, aquela região é densamente povoada e isto aumenta a severidade do fenômeno. Por esta razão, soluções técnicas definitivas são indispensáveis no semi-árido nordestino, diferentemente de outras, como no Sul e Sudeste do Brasil. No entanto, com a intensificação e a modernização da produção agrícola, a variabilidade interanual do regime pluviométrico também causa grandes impactos das estiagens nas regiões cujos climas são considerados úmidos. Este é o caso do extremo sul do Brasil, em particular do Rio Grande do Sul, cuja produção primária é de alto risco, sobretudo na metade sul-sudoeste do Estado.

Na maior parte do Brasil, é normal a ocorrência de secas nos meses de outono-inverno, como demonstra o mapa de julho da Figura 2. No período de primavera-verão as chuvas são abundantes na maior parte do País e isto condiciona amplamente os calendários de cultivo e os zoneamentos das espécies cultivadas. Ao contrário, o inverno é seco em todo cerrado, na caatinga, na borda da Amazônia e na maior parte da região Sudeste. O verão, porém, tem elevada precipitação pluvial na maior parte dessas regiões, como demonstra o mapa de janeiro (Figura 2). Na região Sul, todos os meses do ano são chuvosos, sem grandes diferenças nas médias sazonais de precipitação. Por outro lado, nesta região, as precipitações diminuem e a variabilidade das chuvas aumenta em direção ao extremo sul.

Figura 2. Precipitação pluvial e evaporação (mm) em janeiro e julho no Brasil. Fonte: INMET/MAPA.

Para os ecossistemas agrícolas, as condições hídricas não podem ser avaliadas somente pela quantidade de chuvas. A demanda evaporativa atmosférica é igualmente importante para o regime hídrico, pois ela determina a necessidade de água de cada sistema de produção. A Figura

2 ilustra os totais de evaporação de janeiro e julho, para dar uma idéia da distribuição sazonal da demanda evaporativa atmosférica. Comparando aos totais de chuva, é possível verificar uma razão inversa entre a precipitação pluvial e a demanda evaporativa, na faixa intertropical do Brasil, ou seja, na maior parte do território nacional. A demanda hídrica é maior nas épocas e regiões de menor precipitação pluvial, pois a falta de chuvas intensifica o processo de evaporação e a transpiração das plantas, aumentando a probabilidade de ocorrência de impactos negativos na produção primária.

Por outro lado, na região Sul a demanda evaporativa está relacionada, sobretudo, à variação sazonal da radiação solar incidente. No período de outono-inverno a demanda evaporativa é baixa, e isto diminui a probabilidade de ocorrência de seca (déficit hídrico). No período de primavera-verão, porém, a demanda evaporativa é elevada, tanto quanto na maior parte da região Nordeste, pelo aumento da radiação solar e pela maior duração dos dias. Isto explica a frequência das “secas” no Sul do Brasil, em particular no Rio Grande do Sul.

Os grandes biomas encontrados no Brasil estão representados na Figura 3. Com exceção do Pantanal, todos os grandes biomas têm como principal fator determinante o regime hídrico, como demonstram os balanços hídricos representados. No caso do Pantanal, o principal fator de formação é o relevo que, por sua vez, também condiciona o regime hídrico regional.

Figura 3. Grandes biomas brasileiros (Fonte: http://www.inmet.gov.br/html/clima.php)

A representação dos biomas brasileiros, que aparece na Figura 3, é genérica e devido à grande escala espacial. Ela não contém variações regionais dentro de cada grande bioma, que se devem a outros fatores ou variações de pequena escala espacial. Por exemplo, dentro do bioma Mata Atlântica há diferenças marcantes causadas pela variação de latitude e altitude, que implicam em diferentes condições térmicas. Mesmo assim, essas grandes formações vegetais são testemunhas históricas da diferenciação climática entre as grandes regiões brasileiras. E mais ainda: elas demonstram que as condições hídricas têm papel preponderante na formação dos ecossistemas e, portanto, exercem papel fundamental na distribuição espacial e no desempenho produtivo das espécies vegetais, sejam elas exóticas ou nativas. Particularizando para o extremo sul do Brasil, é possível entender a diferença entre a metade norte e a metade sul do Rio Grande do Sul, em termos de ecossistemas e de exploração agropecuária, pois o regime hídrico é diferente e os riscos por estiagens aumentam de norte-nordeste para sul-sudoeste. A transição entre os biomas Mata Atlântica e Pampa demonstra, claramente, esta tendência.

A Figura 4 ilustra a diferenciação espacial das condições térmicas, através das médias anuais da temperatura do ar. Pode-se observar que as regiões de maior continentalidade e menor altitude são as mais quentes (Vale do Uruguai, Missões e Depressão Central), enquanto que as regiões com maiores altitudes (Planalto e Serra do Nordeste) e latitudes (Serra do Sudeste e Campanha) são as mais frias.

Figura 4. Temperatura média anual no Rio Grande do Sul, da série 1976 a 2005. Fonte: Fonte: Atlas Climático do Rio Grande do Sul, Cemetrs/Fepagro (2011).

Pelos critérios da classificação climática de Köeppen, como o Rio Grande do Sul não tem uma estação seca bem definida, no aspecto climático, a temperatura se torna o fator de diferenciação climática. O mesmo acontece em toda a região Sul do Brasil, como demonstra a

Figura 5. Os dois tipos climáticos (Cfa e Cfb) se diferenciam pela temperatura média do mês mais quente (janeiro). O clima Cfa, que abrange a maior parte da região Sul do Brasil, é geralmente denominado “subtropical úmido com verão quente”, e tem a temperatura média de janeiro superior a 22°C. O tipo climático Cfb tem a temperatura média de janeiro inferior a 22°C e recebe a denominação de “temperado com verão ameno”. Este predomina nas regiões de maiores altitudes do Planalto Meridional, nas áreas mais elevadas dos três do Sul do Brasil, e em pequenas áreas nos altos da Serra do Sudeste do Rio Grande do Sul. Na comparação com mapas elaborados a partir de séries climáticas mais antigas (por exemplo, de 1930 a 1960), houve pequena redução na extensão das áreas com clima Cfb, evidenciando elevação da temperatura média de janeiro nas últimas décadas.

Figura 5. Tipos climáticos da Região Sul do Brasil, segundo a classificação climática de Köeppen. Fonte: Embrapa (2011), adaptado por Bergamaschi (2012).

Os totais anuais de precipitação pluvial demonstram médias superiores na metade norte do Rio Grande do Sul e menor na metade sul do Estado (Figura 6). Esta diferença é condizente

com a separação entre os biomas predominantes na metade norte (Mata Atlântica), onde há maior disponibilidade hídrica, e na metade sul (Pampa) que tem menor precipitação e maior probabilidade de ocorrência de secas. Sabe-se que havia grandes extensões de campos na metade norte, também, assim como áreas de matas na metade sul, devido a um segundo fator importante, que é o solo. Tudo isto está de acordo com um princípio básico da Ecologia Vegetal segundo o qual “o clima define o tipo de vegetação predominante (zonal), enquanto que o solo define as variações dentro de cada grande região (manchas de vegetação azonal)”. A profundidade e a fertilidade do solo têm grande importância, neste sentido, e interagem com o clima na definição do tipo de ecossistema predominante, potencializando os sistemas de exploração agropecuária.

Figura 6. Precipitação pluvial média anual no Rio Grande do Sul, da série histórica 1976 a 2005. Fonte: Atlas Climático do Rio Grande do Sul, Cemetrs/Fepagro (2011).

A Figura 7 representa a distribuição da precipitação média de janeiro no Rio Grande do Sul. Nele, fica mais nítida a diferenciação da precipitação, entre as metades norte e sul do Estado. Mais uma vez, se evidencia a principal causa da transição entre os dois biomas que predominaram na região. Portanto, não é por acaso que a produção agrícola predomina na metade norte do Estado, em particular os cultivos de primavera-verão. Dentre as espécies cultivadas na estação quente o arroz é uma exceção, por ser uma cultura irrigada.

A importância das chuvas de verão pode ser interpretada a partir da Figura 8, que compara a variação das médias mensais de precipitação e de evapotranspiração de referência. Esta representa a demanda evaporativa atmosférica, e é estimada a partir dos elementos que a determinam: radiação solar, velocidade do vento, temperatura e umidade do ar.

Figura 7. Precipitação pluvial média de janeiro no Rio Grande do Sul, da série histórica 1970 a 2000. Fonte: Wrege et al. (2006).

Figura 8. Médias mensais de precipitação pluvial e evapotranspiração de referência (método de Penman) do período 1970 a 2009, em Eldorado do Sul. Fonte: Bergamaschi et al. (2011).

Pela Figura 8, verifica-se que a precipitação pluvial se distribui em todos os meses, sem grandes variações. Entretanto, a evapotranspiração de referência triplica entre os períodos de junho-julho e dezembro-janeiro. Esta é a razão principal da ocorrência de um grande excedente pluviométrico de abril a setembro e um período de déficit de novembro a março. Admitindo que a Depressão Central (onde se localiza Eldorado do Sul) representa a uma média entre as metades norte e sul do Estado, pode-se inferir que as condições descritas na Figura 8 são, grosso modo, representativas da condição climática predominante no Rio Grande do Sul.

A Figura 9 representa as diferentes zonas de cobertura e uso do solo no Rio Grande do Sul, cujo detalhamento de cada zona é feito na Figura 10. O Estado foi dividido em cinco unidades geomorfológicas, sendo que a maior delas é o Planalto, que abrange praticamente toda metade norte do Rio Grande do Sul. É possível verificar que, no norte do Estado, as áreas de florestas remanescentes e de lavouras são as mais representativas. As áreas de campo e lavouras de arroz predominam, amplamente, na metade sul do Estado. Ou seja, com exceção das áreas de exploração diversificada, junto aos grandes centros urbanos (Agrícola 3), na metade sul do Estado predominam áreas com exploração de pecuária, em grandes áreas de campo, ou de lavouras de arroz irrigado. Esta diferença evidencia a limitação que há na metade sul do Estado para cultivos de sequeiro, em função de restrições hídricas no período de primavera-verão.

Figura 9. Zonas de cobertura e uso do solo em cinco unidades geomorfológicas do Rio Grande do Sul, definidas em mosaico de imagens de satélite Landsat. Fonte: Guasselli et al. (2006).

Figura 10. Descrição das zonas de cobertura e uso do solo definidas em mosaico de imagens Landsat, por unidade geomorfológica do Rio Grande do Sul. Fonte: Guasseli et al. (2006).

2. A ocorrência de seca no Rio Grande do Sul

O termo “seca” é utilizado com diversas conotações e, dependendo do ponto de vista, recebe várias definições. Entretanto, ele sempre tem como causa a ocorrência de estiagem. O fenômeno “estiagem” é, simplesmente, a falta de chuva numa época em que normalmente chove. A seca é dita meteorológica quando há desvio da precipitação pluvial em relação à média climática. Seca agrícola significa um desequilíbrio entre a disponibilidade de água no solo e a necessidade dos cultivos. Há outras denominações, como: seca hidrológica, quando há redução de nível dos reservatórios e mananciais de água e secagem dos solos; seca socioeconômica, quando os impactos da falta de água afetam tanto sistemas naturais quanto humanos, com prejuízos econômicos e sociais. Sob enfoque agronômico, uma seca envolve déficit hídrico às plantas, animais e ecossistemas em geral, causando prejuízos à produção agropecuária e demais setores da economia.

No Rio Grande do Sul, a variabilidade espaço-temporal do regime pluviométrico é a principal causa da ocorrência de secas que afetam, sobretudo, o desempenho das culturas anuais de primavera-verão. Em soja, uma das mais importantes culturas do País, é possível verificar que o Rio Grande do Sul leva grande desvantagem em relação aos demais estados produtores, tanto em médias de rendimento como na variabilidade entre safras (Figura 11). Sabe-se que a soja teve o primeiro grande impulso de produção e pesquisa no Rio Grande do Sul, onde ela produz cerca de 1.000 kg ha-1 a menos que o Mato Grosso. A grande variabilidade no rendimento das lavouras gaúchas de soja também é elevada, cujo extremo inferior se deu na seca histórica de 2004/2005, com média próxima a 500 kg ha-1.

Um panorama semelhante ocorre com a cultura do milho, cujo desempenho das lavouras também é inferior no sul que no centro do País (Figura 12). Os dados de rendimento do Rio Grande do Sul, Paraná e Goiás demonstram uma nítida tendência histórica de aumento de rendimentos de grãos, em função do avanço tecnológico. Porém, esta tendência é mais acentuada e homogênea em Goiás, seguida pelo Paraná e Rio Grande do Sul. Ou seja, no sul do País (em particular no Rio Grande do Sul) os riscos de quedas de rendimentos de grãos são maiores, com maior instabilidade de produção. A causa principal das quebras de safra é a ocorrência de estiagens, pela insuficiência de chuvas durante o ciclo da cultura.

No transcurso entre o Rio Grande do Sul e o Paraná há um aumento gradativo na precipitação de verão (Figura 13), mantendo o incremento em direção à região Centro-Oeste, como está demonstrado na Figura 2. Isto explica, em grande parte, as diferenças no desempenho das culturas de verão, como é o caso da soja (Figura 11) e do milho (Figura 12).

Figura 11. Rendimento de soja (média de 1995 a 2009) nos estados de Mato Grosso (MT), Paraná (PR), Goiás (GO), Mato Grosso do Sul (MS), Santa Catarina (SC) e Rio Grande do Sul (RS) e em todo o Brasil. Fonte de dados: CONAB, Companhia Nacional de Abastecimento (http://www.conab.gov.br).

A Figura 13 ilustra um aspecto interessante do verão da Região Sul do Brasil. Assim como a precipitação diminui de norte a sul, a radiação solar aumenta nesta mesma direção. Esses mesmos gradientes de chuva e radiação solar ocorrem dentro do próprio estado do Rio Grande do Sul. A maior quantidade de radiação solar na parte sul-sudoeste do Estado significa uma

MT PR GO Brasil MS SC RS

0

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Rendim

ento

de s

oja

(kg h

a-1)

maior demanda evaporativa atmosférica, ou seja, maior demanda hídrica das culturas e, portanto, maior risco de déficit hídrico à culturas de primavera-verão.

R2 = 0,58

R2 = 0,86

R2 = 0,95

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

SAFRAS (anos)

Rendimento de grãos (Kg / ha)

RS

PR

GO

Fonte: http://w w w .conab.gov.br/

Figura 12. Rendimentos de milho dos Estados do Rio Grande do Sul (RS), Paraná (PR) e Goiás (GO) e tendência histórica de aumento, nas safras de 1977 a 2010. Fonte de dados: CONAB, Companhia Nacional de Abastecimento (http://www.conab.gov.br).

Figura 13. Precipitação pluvial (mm) e radiação solar global (MJ m-2dia-1) do trimestre dezembro-janeiro-fevereiro, da região Sul do Brasil. Fonte: Embrapa (2011).

Por outro lado, a maior disponibilidade de radiação solar no extremo sul-sudoeste do Rio Grande do Sul também determina um maior potencial de rendimento das culturas de estação quente, caso seja não haja déficit hídrico. Assim sendo, para cultivos irrigados ou espécies tolerantes ao déficit hídrico a maior disponibilidade de radiação solar no Rio Grande do Sul, em particular na metade sul-sudoeste do Estado, potencializa maiores tetos de produção durante o período de primavera-verão. Isto pode ser ainda mais significativo para espécies de grande potencial de produtividade e elevada capacidade de resposta à disponibilidade de radiação solar, em sistemas de alto nível de manejo, como é o caso de plantas com metabolismo C4.

3. Fatores que determinam o impacto das secas (adaptado de Bergamaschi et al., 2011)1

3.1. Fatores de planta

Entre os fatores condicionantes dos impactos negativos de uma seca encontra-se a necessidade de água das espécies. Ela pode ser determinante se a cultura for implantada em locais cuja precipitação pluvial não atende sua necessidade de água, que não permitam o uso da irrigação ou em cultivo fora da melhor época. Por outro lado, mesmo locais e épocas indicados podem apresentar problemas de disponibilidade hídrica, devido à variabilidade das precipitações pluviais, causando impactos negativos na produção, especialmente, em espécies que demandam maior quantidade de água para o processo produtivo. Desta forma, o cultivo de uma espécie com alta sensibilidade e necessidade hídrica em locais cuja precipitação pluvial tem grande variabilidade normalmente é de alto o risco, mesmo que a média de precipitação pluvial seja próxima da necessidade daquela espécie. Ajustes nesse sentido deverão ser buscados para reduzir riscos e impactos negativos das secas sobre o rendimento de grãos das culturas.

Do ponto de vista agronômico, a ocorrência e a intensidade do fenômeno “seca” depende da severidade da estiagem, mas também das condições do sistema solo-planta. O solo tem grande influência sobre a dinâmica da água num ecossistema e sobre o balanço hídrico de uma lavoura. Por sua vez, as culturas variam sua demanda hídrica na medida em que cresce a área foliar e/ou aumenta a demanda evaporativa da atmosfera (Allen et al., 1998). Por exemplo, em milho essas duas condições, normalmente, atuam conjuntamente ao longo do ciclo da cultura. Na medida em que aumenta a área foliar também aumenta a fotossíntese da cultura e, por consequência a produção fotossintatos. Para explorar o máximo do potencial de rendimento de grãos de uma cultura busca-se ajustar a época de semeadura para que a máxima área foliar coincida com a máxima disponibilidade de radiação solar para potencializar a fotossíntese. Porém, essa estratégia implica, também, em aumento da transpiração das plantas, causando maior demanda de água pela cultura (Figura 14). Isso também explica o maior impacto das secas de verão, quando o déficit hídrico ocorre na época de maior demanda de água pelas culturas agrícolas.

Além da variação no consumo de água das plantas, também é importante considerar o período crítico das culturas na avaliação do estabelecimento do fenômeno da seca. O período crítico é aquele no qual se definem os componentes do rendimento e o rendimento de grãos. Em geral, em espécies produtoras de grãos o período crítico vai do florescimento ao início de enchimento de grãos (Doorenbos e Kassan, 1979). Este também é o período de máxima área foliar e, portanto, de máxima transpiração. No caso do milho, as lavouras são duplamente suscetíveis às secas no período de floração (Figura 14), pois têm máximo consumo de água

1 BERGAMASCHI, H.; DALMAGO, G.A.; SANTI, A.; CUNHA, G.R. A “seca” no enfoque agronômico. In:

FEDERACITE (Org). Sustentabilidade como fator de competitividade em sistemas agropecuários. Esteio: FEDERACITE, Federação dos Clubes de Integração e Troca de Experiência, 2011, p. 80-100.

(transpiração) e necessitam condições hídricas adequadas para a elaboração dos componentes do rendimento de grãos.

Figura 14. Consumo de água (mm/dia) por transpiração e evaporação na superfície do solo na cultura do milho, na média de quatro anos. Adaptado de Bergamaschi et al. (2001); Müller (2001); Radin et al. (2003); Dalmago (2004). Eldorado do Sul, RS. O quadrilátero vermelho indica o período crítico da cultura, segundo Bergamaschi et al. (2006).

Numa seqüência longa de experimentos de campo, Bergamaschi et al. (2006) demonstraram que as condições hídricas da cultura do milho, da polinização ao início de formação de grãos, explicaram quase 80% das variações no rendimento de grãos. Através do consumo relativo de água (ETr/ETm) os autores observaram que o rendimento de grãos da cultura decresceu a partir de uma redução de 30% no suprimento de água às plantas (Figura 15). Para o estado do Rio Grande do Sul, MATZENAUER et al. (1995) também observaram alta relação entre a produção de milho e o consumo relativo de água, o que permitiu ajustar modelos de previsão do rendimento de grãos da cultura a partir do índice ETr/ETm, comprovando a elevada dependência do milho à disponibilidade hídrica.

A variabilidade das precipitações pluviais é causa frequente de quebras da produção agropecuária brasileira. Em geral, este é o maior fator de risco para cultivos de regiões tropicais e subtropicais. Analisando séries históricas de rendimentos de grãos de soja BERGAMASCHI (1989) e BERLATO (1992) relacionaram baixos rendimentos médios da soja com deficiências hídricas durante o ciclo da cultura, nas principais regiões produtoras do Brasil.

No caso do milho, o grande impacto do regime pluviométrico sobre os rendimentos de grãos pode ser observado nos resultados apresentados da Figura 16. Em 10 anos de experimentos de campo, Bergamaschi et al. (2004) verificaram que o déficit hídrico reduziu o rendimento de grãos do milho em mais de 40% no Rio Grande do Sul. Isto permite deduzir que o Estado deixa de colher duas safras a cada cinco anos, devido às secas no caso do milho. Esses trabalhos demonstraram a importância da irrigação para manter elevados níveis de produção de grãos e, portanto, reduzir riscos por estiagens.

Figura 15. Rendimento de grãos de milho em função da razão entre evapotranspiração real e máxima (ETr/ETm) de dois dias antes a sete dias depois do pendoamento (período 2P–7P), na média de 27 ambientes, de 1993/1994 a 2002/2003. Adaptado de Bergamaschi et al. (2006).

Figura 16. Rendimento de grãos de milho irrigado e não irrigado, ao longo de 10 anos. EEA/UFRGS, Eldorado do Sul, RS. 1993/1994 a 2002/2003. Fonte: Bergamaschi et al. (2004).

No caso de espécies perenes destinadas à produção de biomassa, como áreas de campo nativo e florestas, a demanda hídrica dependente mais das condições atmosféricas, que determinam a demanda evaporativa. Ou seja, como a cobertura vegetal tende a ser mais homogênea, em geral cobrindo completamente o solo, o consumo de água desses ecossistemas se aproxima da evapotranspiração de referência. Para o Rio Grande do Sul, a variação anual da evapotranspiração de referência está representada na Figura 8. Assim, a discussão feita em torno

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

93/94 94/95 95/96 96/97 97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 Média

Anos

Rendimento de grãos (kg/ha)

Sem irrigação

Irrigado

do balanço pluviométrico (precipitação pluvial versus evapotranspiração de referência) é válida para o caso de espécies perenes, que cobrem completamente o solo ao longo de todo ano.

Quanto a períodos críticos, em áreas de campo nativo e florestas estes também não são bem definidos como em espécies anuais ou perenes com ciclo vegetativo anual. Entretanto, a produção de biomassa das áreas que vegetam o ano todo é função da eficiência de conversão da radiação solar, que varia com as condições hídricas. Ou seja, em qualquer estádios de desenvolvimento, uma estiagem pode afetar a produção de biomassa, cujo prejuízo também poderá depender de outros fatores, como as propriedades do solo e sistema de manejo, dentre outros.

3.2. Fatores de solo Capacidade de retenção e disponibilidade de água

A redução da disponibilidade de água no solo é a consequência principal da seca, do ponto de vista agronômico. Das características físicas do solo a textura é a que mais condiciona a retenção e disponibilidade de água no solo, para ser utilizada pelas plantas. Solos argilosos retêm mais água que solos com textura arenosa (Figura 17). No entanto, em solos arenosos a água é mais facilmente disponível às plantas que em solos argilosos. Com a secagem do solo torna-se mais difícil para as plantas absorverem água, devido ao aumento das forças de retenção de água, diminuindo assim, a disponibilidade de água para as plantas.

Figura 17. Modelos típicos de curvas de retenção de água no solo com diferentes texturas. Adaptado de Fredlund & Xing (1994).

A matéria orgânica também exerce papel importante na condição hídrica dos solos, por

ter alta capacidade de hidratação e retenção de água (Model et al. 1995). Ela também tem efeitos indiretos, agindo sobre características físicas do solo (Carpenedo e Mielniczuk, 1990), melhorando a estrutura, a capacidade de infiltração de água e auxiliando na redução da compactação e erosão do solo. Desta forma, a possibilidade de aumentar a adição de matéria orgânica no solo, pela intensificação de cultivos ou pelo uso de espécies com grande adição de material orgânico, pode auxiliar positivamente a retenção de água no solo (Figura 18).

Figura 18. Umidade volumétrica de um Argissolo Vermelho em plantio direto e sua relação com o teor de carbono orgânico total. Fonte de dados: Dalmago et al. (2009); De Bona et al. (2006).

A capacidade de retenção de água disponível no solo pode ser alterada ao longo do tempo de uso, principalmente quando a densidade do solo aumenta. Com aumento da densidade global (pela compactação, por exemplo) diminui o espaço de armazenagem de água no solo e, à medida que o mesmo vai secando, aumenta a resistência à penetração das raízes, dificultando a absorção da água armazenada em camadas mais profundas. Uma visão deste processo é mostrada em estudos que envolvem a determinação do intervalo hídrico ótimo (Figura 19), como de Beutler et al. (2004).

Figura 19. Intervalo hídrico ótimo (IHO) calculado em função da densidade do solo, resistência do solo à penetração, porosidade de aeração, capacidade de campo e ponto de murcha permanente. Adaptado de Beutler et al. (2004).

y = 0,0124x - 0,0119

R² = 0,9439

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0 5 10 15 20

U mid ad evol umét ri ca( cm3 cm-3 )

C a r b o n o O r g â n i c o ( k g t - 1 )

Manejo do solo O sistema de plantio direto implica em alterações na dinâmica da árua no solo, em

comparação ao sistema de preparo convencional (Dalmago, 2004). Basicamente, dois aspectos são modificados por este sistema: a presença de palha na superfície e o não revolvimento do solo. A eliminação da aração e da gradagem do solo em plantio direto possibilita a auto-organização do mesmo, que se diferencia do solo preparado de forma convencional (Vezani, 2001). Preservam-se as interações que se estabelecem ao longo do tempo e aumenta a complexidade de funcionamento do sistema em relação ao preparo convencional, no qual os arranjos entre as fases sólida, líquida e gasosa são frequentemente destruídas com a aração e gradagem (Nicolodi et al. 2008). Nesse contexto, o solo em plantio direto preserva canais ao longo do tempo formados pela fauna presente no mesmo, pelas raízes mortas ao final da safra e pela própria auto-organização do solo. A intensidade desses canais normalmente é maior próximo à superfície e vai diminuindo, na maioria das vezes, de forma exponencial com a profundidade. Além disso, as primeiras camadas de solo e a superfície recebem o material orgânico dos restos culturais, o qual tem grande importância na estruturação do solo, principalmente, na formação de agregados.

As alterações na estrutura porosa do solo cultivado no sistema plantio direto, modificam a capacidade de retenção e disponibilidade de água às plantas, em relação ao solo cultivado em preparo convencional. No solo em plantio direto, normalmente, a quantidade de água armazenada é maior do que aquela verificada em solos sob preparo convencional (Salton & Mielniczuk, 1995; Drury et al., 1999; Lampurlanés et al., 2001; Bescansa et al., 2006; Vita et al., 2007; Zanette et al., 2007, Dalmago et al. 2009). Isto tem sido constatado em sistemas de plantio direto com longo tempo de utilização e em camadas próximas à superfície, possivelmente pelo efeito de longo prazo do plantio direto (adição de matéria orgânica) sobre a densidade e a porosidade do solo (Kay & Vandenbygaart, 2002). Outro aspecto de manejo de solo, frequentemente relacionado com o aumento da disponibilidade de água no solo, é a cobertura da superfície com palha. De acordo com vários autores (Baumhardt et al., 1995; Morote et al., 1990; Salton e Mielniczuk, 1995) a palha reduz a perda de água por formar uma barreira que dificulta a condução e difusão de vapor na superfície do solo, aumenta a refletividade à radiação solar, devido à sua coloração mais clara, e aumenta a rugosidade na superfície, mudando as características aerodinâmicas da camada limite próxima ao solo e a entrada de energia (Shen & Tanner, 1990). Embora essas afirmações tenham respaldo físico, principalmente quando grandes quantidades de palha são adicionadas sobre a superfície, nem sempre a redução da evaporação pode justificar adequadamente a maior umidade das camadas superficiais do solo. Isso pode ocorrer, principalmente quando as avaliações se baseiam em medições gravimétricas de umidade do solo e não em determinações diretas da evaporação. O processo físico da evaporação da água do solo depende fundamentalmente da energia disponível sobre a superfície úmida, proveniente da radiação solar incidente, a qual é reduzida pela cobertura de palha. Além do impacto direto sobre a capacidade de armazenagem de água no solo, por efeito nas características físicas, o manejo do solo pode influenciar propriedades importantes, como a taxa de infiltração de água no perfil. A infiltração apresenta variações em função do tipo de solo, da textura, da densidade e da estrutura do mesmo. Solos com baixa taxa de infiltração tendem a ser pobres do ponto de vista hídrico, por dificultar a recarga completa do perfil, o que pode aumentar as perdas de água por escoamento na superfície, potencializando a erosão do solo e o assoreamento de mananciais e cursos d’água. A redução da taxa de infiltração de água no solo em um solo sob manejo agrícola pode ser um fator de ampliação dos efeitos das secas sobre as culturas agrícolas e o ambiente em geral. Outras práticas agronômicas também podem causar impactos significativos sobre o manejo da água em áreas de cultivo e, portanto, sobre os efeitos das estiagens/secas. A colocação de linhas de contenção, como terraços, aliada a um bom manejo do solo, tende a reduzir a saída

de água das lavouras e favorecer sua infiltração no local, condição que pode aumentar a disponibilidade de água no solo às plantas em momentos de estiagens. A semeadura das culturas agrícolas respeitando o contorno em nível da lavoura é outra prática agronômica com potencial de contribuir na redução de impactos negativos das estiagens, em comparação ao método "morro acima - morro abaixo", o qual tende a favorece a ocorrência fluxos preferenciais para escoamento da água, principalmente em chuvas de alta intensidade. Crescimento radicular

O acesso à água do solo pelas plantas se dá via absorção radicular. Desta forma, espécies com sistema radicular profundo ou que apresentam maior capacidade de crescimento de raízes, tendem a ter mais habilidade para buscar a água armazenada em camadas mais profundas do solo, do que espécies com desenvolvimento radicular deficiente ou com pouca capacidade de ocupação de espaço. No ambiente natural o processo de seleção e as condições pedoclimáticas atuam na linha de exclusão das espécies menos favorecidas, de modo que permaneçam apenas aquelas que adquirirem alguma forma de adaptação. Em geral, esta condição é menos presente nas espécies cultivadas, uma vez que a ação humana, invariavelmente, procura adaptar o ambiente às necessidades das espécies em cultivo e não o contrário. Uma alternativa para melhorar o aproveitamento do potencial radicular de uma espécie, no sentido de ampliar o acesso à água armazenada no solo, é por meio da exploração das características genéticas. Ou seja, podem ser exploradas as diferenças entre as espécies em termos de crescimento e expansão radicular. Uma alternativa pode ser via a disponibilização de condições adequadas de solo, que favoreçam o crescimento de raízes em profundidade, para explorar o maior volume possível do perfil. Esta alternativa, provavelmente se constitui em uma das principais formas de minimizar os impactos negativos das secas e nos remete a necessidade de refletirmos sobre a forma de manejo do solo, evitando a formação de camadas compactadas, e, mais especificamente, sobre a forma de adubação concentrada na superficial, a qual tende a favorecer a concentração de raízes na camada superficial do solo, intensificando o impacto negativo das estiagens, mesmo quando de curta duração. 3.3. Manejo das culturas Época de semeadura/plantio

Atualmente, encontram-se disponíveis informações sobre a melhor época de cultivo em diferentes locais, para a maioria das espécies cultivadas. O zoneamento agrícola de risco climático, usado como instrumento de política agrícola relacionada com crédito e securidade rural, tornou-se a base de informações para a escolha das melhores épocas de cultivo no Brasil. Todavia, mesmo não havendo zoneamento para determinada espécie é possível encontrar informações técnicas que possibilitem deduzir a melhor época de semeadura/plantio. No entanto, essa escolha deve ser criteriosa para evitar que a melhor época não se torne uma armadilha para o processo produtivo. Mesmo a melhor época de cultivo apresenta certo grau de risco, pois ela se baseia em probabilidade (normalmente em 80% dos anos). Desta forma, a implantação de todas as lavouras em apenas uma época (ou data) e com um mesmo material genético, pode representar elevado risco de perdas na ocorrência de estiagem. Caso uma seca se estabeleça no período crítico da cultura pode haver perda total da produção. Planejar um escalonamento de semeadura/plantio das lavouras, com épocas de semeadura e uso de cultivares de ciclo diversificado, na maioria das vezes, é a melhor escolha para diluir riscos por estiagens. Escolha de cultivares

Para reduzir riscos de perda de safras por secas podem ser exploradas as potencialidades dos diferentes materiais genéticos, dentro de uma mesma espécie. Isto implica que o planejamento de atividades agrícolas pode englobar, por exemplo, cultivares menos produtivas,

porém com maior tolerância ao déficit hídrico. Nesta condição, mesmo ocorrendo uma seca o impacto negativo, provavelmente será menor do que no caso de uma única cultivar com alto potencial de rendimento de grãos, porém mais sensível à deficiência hídrica. O risco assumido numa atividade agrícola depende exclusivamente do tomador de decisão. Densidade de semeadura

Em uma situação de seca ou de previsão de seca, a redução da competição entre plantas é desejável para cultura. Neste caso, redução na densidade de semeadura e ajustes no arranjo de plantas constituem alternativas importantes que podem atenuar o impacto da secas na produção. No entanto, é difícil prever quando e onde vai ocorrer uma seca e, sobretudo, dimensionar sua intensidade e duração. Alguns trabalhos apontam que, mesmo numa condição de déficit hídrico, certas culturas apresentam maior produtividade sob níveis tecnológicos mais elevados, se houver redução na densidade de semeadura. Manejo da adubação

No sistema plantio direto como o solo não é revolvido, normalmente a adubação das culturas é feita em linha, nos primeiros centímetros de profundidade do solo. Essa condição, associada à adição de material orgânico na superfície do solo, favorece um ambiente de alta fertilidade na primeira camada do perfil. A primeira camada de solo é, também, aquela que recebe maior influência da matéria orgânica na melhoria das condições físicas que podem levar ao aumento da armazenagem de água. Com isto, a melhor condição de crescimento do sistema radicular das plantas normalmente se encontra na primeira camada de solo. Desta maneira, a planta tende a não aprofundar o sistema radicular, concentrando o mesmo na superfície. Nessa condição e na ocorrência de período curtos sem precipitações pluviais, as plantas rapidamente podem entrar em déficit hídrico e resultar em perdas parciais significativas do rendimento de grãos ou até perda total da produção. Modelo de produção adotado

O impacto da seca sobre a produção agrícola, em parte, pode ser atribuído também, ao modelo de produção adotado. Uma agricultura baseada em poucas atividades e concentradas em apenas um período do ano, provavelmente eleva o risco de perdas por estiagens. As perdas, nesse caso, podem não são apenas diretas, como, por exemplo, a redução do rendimento de grãos. A produção agrícola de uma propriedade, quando baseada apenas em duas culturas, perde-se os benefícios da rotação de culturas e da diversidade de cultivos, os quais poderiam reduzir os impactos diretos das estiagens ao longo do tempo. Em locais que possibilitam mais de um cultivo ao ano o agricultor poderá reduzir custos fixos relacionados à estrutura produtiva e ter outra fonte de renda complementar para a propriedade. Outro aspecto em que o modelo de produção adotado pode ter forte impacto sobre o desempenho econômico da propriedade é a integração das atividades de lavoura, e pecuária e floresta. A pecuária, nas suas diversas formas (gado de leite ou corte, suinocultura, avicultura, etc...) e dentro de um planejamento adequado pode gerar entradas de renda durante vários momentos no ano. Por exemplo, no caso de propriedades rurais que praticam pecuária leiteira, há uma fonte de renda mensal que entra na propriedade para atender os seus custos mensais e, em muitos casos, também de investimentos. Ainda no caso da atividade leiteira, uma vez afetada por estiagem, a recuperação da renda associada a essa atividade se dá, provavelmente, mais rápido do que apenas com produção de grãos, quando a condição hídrica se tornar novamente favorável. A maioria dos sistemas de produção adotados tem outros aspectos que merecem destaque e que trazem implicações sobre o impacto negativo das estiagens. O avanço tecnológico experimentado no campo nos últimos anos tem facilitado a aquisição de máquinas e equipamentos para a realização das atividades agrícolas. Por um lado, isso tem favorecido as atividades na agricultura e aumentado a produtividade no campo, mas por outro tem criado

situações que podem aumentar o impacto das estiagens, como, por exemplo, a concentração de períodos de semeadura/plantio, utilização de número reduzido de cultivares (quando não é apenas uma cultivar) e de culturas, devido a rapidez e a facilidade de realização das operações agrícolas. Um sistema de produção baseado na diversidade de cultivos e de cultivares, no escalonamento de épocas de semeadura e na diversidade de atividades, provavelmente seja a estratégia mais adequada para a redução de riscos diretos e indiretos e dos impactos negativos da seca na agricultura. 5. Referências bibliográficas Allen, R.G.; Pereira, L.S.; Raes, D.; Smith, M. Crop evapotranspiration (guidelines for

computing crop water requirements. Roma, FAO Irrigation and Drainage Paper nº 56, 1998, 326p.

Bescansa, P.; Imaz, M. J.; Virto, I.; Enrique, A.; Hoogmoed, W. B. Soil water retention as affected by tillage and residue management in semiarid Spain. Soil & Tillage Research, v.87, p.19-27, 2006.

Bergamaschi, H. Variations on the Brazilian soybean production related to the drought

occurrences: preliminary analysis. In: WORLD SOYBEAN RESEARCH CONFERENCE, 4., 1989, Buenos Aires. Proceedings. Buenos Aires: Asociación Argentina de la Soja, 1989. V. 5, p. 2153-2158.

Bergamaschi, H.; Dalmago, G. A.; Comiran, F.; Bergonci, J. I.; Müller, A. G.; França, S.;

Santos, A. O.; Radin, B.; Bianchi, C. A. M.; Pereira, P. G. Avaliação técnica e econômica da irrigação em milho na Depressão Central do Rio Grande do Sul. In: 49ª Reunião Técnica Anual do Milho e 32ª Reunião Técnica Anual do Sorgo, 2004, Porto Alegre. Anais. Porto Alegre : FEPAGRO-SCT e EMATER-RS, 2004. p. 1-4.

Bergamaschi, H.; Dalmago, G.A.; Comiran, F.; Bergonci, J.I.; Müller, A.G.; França, S.; Santos,

A.O.; Radin, B.; Bianchi, C.A.M.; Pereira, P.G. Déficit hídrico e produtividade na cultura do milho. Brasília, Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 41, n. 2, p. 243-249, 2006.

Beergamaschi, H.; Melo, R.W.de; Guadagnin, M.R.; Aragonés, R.S.; Silva, M.I.G. da; Cardoso,

L.S.; Comiran, F.; Dalsin, F.; Tessari, M.L.; Brauner, P.C.; Grolli, M.C. Boletins agrometeorológicos – série histórica 1970-2009. UFRGS, Faculdade de Agronomia, 2001 (CD-ROM).

Bergamaschi, H.; Radin, B.; Rosa, L. M. G.; Bergonci, J. I.; Aragonés, R.; Santos, A. O.; França,

S. Estimating maize water requirements using agrometeorological data. Córdoba, Argentina. Revista Argentina de Agrometeorologia, v. 1, n. 1, p. 23-27, 2001.

Berlato, M.A. As condições de precipitação pluvial no Estado do Rio Grande do Sul e os

impactos das estiagens na produção agrícola. In: BERGAMASCHI, H. (Coord.). Agrometeorologia aplicada à irrigação. Porto Alegre: Editora da Universidade-UFRGS, 1992. p.11-24.

Beutler, A. N.; Centrurion, J. F.; Da Silva, A. P.; Roque, C. G.; Ferraz, M. V. Compactação do solo e intervalo hídrico ótimo na produtividade de arroz de sequeiro. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.39, n.6, p.575-580, 2004.

Cemet-RS/Fepagro. Atlas climático do Rio Grande do Sul. Rio Grande do Sul, Governo do Estado, Secretaria da Agricultura, Pecuária e Agronegócio. 2011. Disponível em http://www.r3pb.com.br/AtlasCemetRS/.

Dalmago, G.A. Dinâmica da água no solo em cultivos de milho sob plantio direto e preparo convencional. 2004. 244 p. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação em Fitotecnia, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2004.

Dalmago, G. A.; Bergamaschi, H.; Bergonci, J. I.; Krüger, C. A. M. B.; Comiran, F.; Heckler, B. M. M. Retenção e disponibilidade de água às plantas em solo sob plantio direto e preparo convencional. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 2009 (no prelo).

De Bona, F. D.; Bayer, C.; Bergamaschi, H.; Diechow, J. Carbono orgânico no solo em sistemas irrigados por aspersão sob plantio direto e preparo convencional. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.30, p.911-920, 2006.

Denardin, J. E.; Faganello, A.; Santi, A. Falhas na implementação do sistema plantio direto levam a degradação do solo. Revista Plantio Direto, v.108, p.33-34, 2008.

Drury, C. F.; Tan, C.; Welacky, T. W.; Oloya, T. O.; Hamill, A. S.; Weaver, S. E. Red clover and tillage influence on soil temperature, water content, and corn emergence. Agronomy Journal, v.91, p.101-108, 1999.

Embrapa. 2011. Atlas climático da Região Sul do Brasil. Pelotas, Embrapa Clima Temperado; Colombro, Embrapa Florestas. 336p.

Fredlund, D.G. & Xing, A. Equations for the soil-water characteristic curve. Canadian Geotechnical Journal, v.31, n.3, p.521-532, 1994.

Guasselli, L.A.; Saldanha, D.; Suertegaray, D.M.A.; Ducati, J.R.; Fontana, D.C. Macrozoneamento do Estado do Rio Grande do Sul. Pesquisas em Geociências (UFRGS), v. 33, p. 1-21, 2006.

Kay, B. D.; Vandenbygaart, A. J. Conservation tillage and depth stratification of porosity and soil organic matter. Soil & Tillage Research, v.66, p.107-118, 2002.

Lampurlanés, J.; Angás, P.; Cantero-Martínez, C. Root growth, soil content and yield of barley under different tillage systems on two soils in semiarid conditions. Field Crops Research, v.69, p.27-40, 2001.

Matzenauer, R.; Bergamaschi, H.; Berlato, M.A. et al. Relações entre rendimento de milho e variáveis hídricas. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v.3, p. 85-92, 1995.

Müller, A.G. Modelagem da matéria seca e do rendimento de grãos de milho em relação à disponibilidade hídrica. 2001. 120 p. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação em Fitotecnia, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2001.

Nicolodi, M.; Anghinoni, I.; Gianello, C. Relações entre os tipos e indicadores de acidez do solo em lavouras no sistema plantio direto na região do Planalto do Rio Grande do Sul. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.32, n.3, p. 1217-1226, 2008.

Radin, B.; Bergamaschi, H.; Santos, A. O.; Begonci, J. I.; França, S. Evapotranspiração da cultura do milho em função da demanda evaporativa atmosférica e do crescimento de plantas. Pesquisa Agropecuária Gaúcha, Porto Alegre, v. 9, n. 1-2, p. 7-16, 2003.

Salton, J. C.; Mielniczuk, J. Relações entre sistemas de preparo, temperatura e umidade de um Podzólico Vermelho-escuro de Eldorado do Sul (RS). Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.19, p.313-2319, 1995.

Vita, P. de; Paolo, E. D.; Fecondo, G.; Fonzo, N. D.; Pisante, M. No-tillage and convencional tillage effects on durun wheat yield, grain quality and soil moisture content in southern Italy. Soil & Tillage Research, v.92, p.69-78, 2007.

Wrege, M.S.; Oliveira, R.P. de; João, P.L.; Koller, O.C.; Herter, F.G.; Steinmetz, S.; Reisser Jr., C.; Matzenauer, R. Zoneamento agroclimático para a produção de limas ácidas e de limões no Rio Grande do Sul. Pelotas, Embrapa Clima Temperado. Documento 156. 2006. Dispon. em: http://www.macroprograma1.cnptia.embrapa.br/finep/metas-fisicas/meta-fisica-4/publicacoes/02%20-%20untitled4.pdf .

Zanette, S. V.; Sampaio, S. C.; Silvestre, M. G.; Boas, M. A. V.; Uribe-Opazo, M. A.; Queiroz, M. M. F. de. Análise espacial da umidade do solo cultivado com soja sob dois sistemas de manejo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.11, n.3, p.239-247, 2007.