Universidade Federal de Santa Maria

Ci. e Nat., Santa Maria v.42, ed. esp.:  meteorologia, e3, 2020

DOI:10.5902/2179460X55303

ISSN 2179-460X

Received: 22/09/20   Accepted: 22/09/20  Published: 30/09/20

 

 

Produtividade Agrícola, Pesqueira, Agropecuária

 

Influência de ondas de calor no desempenho agronômico do feijão no município de Campos Novos, em Santa Catarina

 

Influence of heat waves on the agronomic performance of beans in the municipality of Campos Novos, Santa Catarina

 

Rosandro Boligon Minuzzi ^I

Eduardo Pickius ^II

 

^I Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil. E-mail: rbminuzzi@hotmail.com.

^II UNICAMPO, Maringá, Brasil. E-mail: eduardopickius@gmail.com.

 

 

RESUMO

O objetivo do estudo foi avaliar a influência de ondas de calor no desempenho agronômico do feijão no município de Campos Novos, em Santa Catarina, estado localizado no sul do Brasil. Foram utilizados dados diários de temperatura máxima, mínima e de chuva de 1997 a 2011 da estação meteorológica de Campos Novos. Os dados foram analisados no software Aquacrop 6.0 para determinar a duração do ciclo, biomassa, rendimento e eficiência do uso da água através da evapotranspiração. Nos três anos safra avaliados, pode-se observar que as ondas de calor tendem a diminuir a duração do ciclo de um a três dias e o rendimento do feijão até 333kg/ha. Os efeitos das ondas de calor na produção de biomassa e na eficiência do uso da água do feijão foram incertos por poderem estar atrelados a outros condicionantes.

Palavras-chave: Aquacrop; Rendimento; Evento meteorológico extremo.

 

 

ABSTRACT

The aim of this study was to evaluate the influence of heat waves on the agronomic performance of beans in the municipality of Campos Novos, in Santa Catarina State, Brazil located in Southern Brazil. Daily data of maximum, minimum temperatures and rainfall from 1997 to 2011 from the Meteorological Station of Campos Novos were used. The data were analyzed in the Aquacrop 6.0 software to determine the cycle duration, biomass, yield and water use efficiency through evapotranspiration. In the three harvest years evaluated, it can be observed that heat waves tend to decrease cycle duration from one to three days and bean yield to 333kg/ha. The effects of heat waves on biomass production and on the efficiency of bean water use were uncertain because they may be linked to other constraints.

Keywords: Aquacrop; Yield; Extreme weather event.

 

 

1 Introdução

A intensidade de eventos meteorológicos extremos tem aumentando consideravelmente dificultando a gestão de planos na agricultura. Diffenbaugh et al. (2005) atentam para uma forte tendência positiva projetada na frequência e duração de eventos extremos de calor para o século 21.

Barili (2011) destaca que as principais causas do baixo rendimento de grãos na cultura do feijão (Phaseolus vulgaris) são os estresses provocados por fatores abióticos. O feijoeiro é cultivado em praticamente todo o território nacional e em diversas épocas do ano. Suas propriedades nutricionais atreladas ao baixo custo o tornam um alimento de grande importância na alimentação dos brasileiros.

 O rendimento do feijão é bastante afetado pelas condições meteorológicas ocorrentes durante o ciclo da cultura, sendo os elementos mais influentes, a temperatura do ar, a precipitação e a radiação solar. As condições meteorológicas ideais para a cultura do feijoeiro são aquelas que proporcionam o seu desenvolvimento normal sem causar estresse. Campos et al. (2010) apontaram que a faixa de temperatura do ar entre 15°C e 30°C é indicada para o bom desenvolvimento do feijão, e elevadas temperaturas têm efeito prejudicial sobre o florescimento e a formação de grãos da cultura.

Em termos gerais, o calor excessivo pode causar dano em qualquer fase fenológica, porém o período mais crítico é entre alguns dias antes do aparecimento dos botões florais até o início da formação das vagens (DIDONET; MATRIZ, 2002), que consequentemente é um importante componente de rendimento da cultura.

Não há uma unanimidade quanto ao critério para definição de uma onda de calor. A AMS (2018) em seu glossário meteorológico conceitua este fenômeno como um período extremamente quente, que pode ser acompanhado por alta umidade e com duração de pelo menos um dia ou até mesmo semanas. Entretanto, a Organização Meteorológica Mundial (OMM), destaca que ondas de calor correspondem a um período de pelo menos seis dias consecutivos em que a temperatura máxima diária é 5°C superior a sua média climática. Meehl e Tebaldi (2004) caracterizaram como uma sequência de dias em que a temperatura do ar atinge o ponto crítico, porém não sendo das máximas, mas sim com elevação das temperaturas mínimas. Através destas definições, o IPCC (2001) alerta que este evento está se tornando mais comum com as mudanças climáticas, com uma tendência a aumentar em frequência e em intensidade.

Portanto o entendimento e a busca por informações aos fatores abióticos relacionados às culturas se tornam cada vez mais relevante. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a influência de ondas de calor no desempenho agronômico do feijão no município de Campos Novos, em Santa Catarina.

 

 

2 Material e métodos

Foram utilizados dados diários de temperatura máxima, mínima do ar e de chuva de 1997 a 2011 da estação meteorológica de Campos Novos (latitude 27,4° S, longitude 51,22° W e altitude 934 m), pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). De acordo com a metodologia de Köppen, o clima do município é classificado como Cfb, isto é, temperado úmido (mesotérmico), com temperatura média do mês mais quente (janeiro) de 20,7°C (ALVARES et al., 2013). O período de análise foi de 1º de novembro a 30 de abril por envolver o ciclo do feijão 1º e 2º safra, considerando as datas de 1º de novembro e 30 de dezembro, como representativas da semeadura para as duas safras, respectivamente.

Foi considerada uma onda de calor o período em que houve uma sequência de três ou mais dias com temperaturas mínimas e máximas do ar maiores do que os seus respectivos percentis 90, obtidos por cada estação do ano. A simulação do desempenho do feijão foi feita com o uso do software Aquacrop 6.0 para os anos agrícolas de 1997/98, 2006/07 e 2010/11, devido à ocorrência de ondas de calor durante o período considerado para o ciclo da cultura (Tabela 1). Para os referidos anos, foram feitas duas simulações para o feijão: 1) considerando as condições meteorológicas observadas no período; e 2) substituindo as temperaturas mínima e máxima do ar durante as ondas de calor pelas respectivas normais climatológicas do mês em que se observou o fenômeno meteorológico.

 

Tabela 1 – Identificação dos períodos de ocorrência de ondas de calor durante o ciclo do feijão semeado em 1º de novembro e 30 de dezembro dos anos de 1997/98, 2006/07 e 2010/11

Ondas de calor (duração)
1997/1998	8 a 12/nov/1997 (5 dias)	4 a 10/mar/1998 (7 dias)
2006/2007	5 a 8/mar/2007 (4 dias)	25 a 31/mar/2007 (7 dias)
2010/2011	2 a 6/fev/2011 (6 dias)

 

Quanto ao desempenho agronômico do feijão, foram obtidos dados de rendimento (ton/ha), duração do ciclo após a germinação (dias), eficiência no uso da água na produtividade por água evapotranspirada (kg/m³) e o requerimento de irrigação líquida (mm).

 Para o cálculo dos graus-dias acumulado (GDA) foi utilizado o método proposto por MacMaster e Wilhelm (1997), com a modificação de que nenhum ajuste é feito a temperatura mínima do ar quando ela fica abaixo da temperatura basal inferior. O acúmulo térmico necessário para a cultura atingir determinadas fases fenológicas e, consequentemente, a duração do ciclo, a partir da semeadura, foi obtido realizando uma simulação numérica do software, inicialmente, considerando a duração média dos estádios fenológicos em dias para cultivares de feijão de ciclo médio de 84 dias, com florescimento ocorrendo 34 dias após a germinação. Após, refez uma nova simulação do Aquacrop, onde os parâmetros foram convertidos automaticamente em unidades térmicas baseada no conceito dos graus dia (GD).

As simulações foram feitas considerando o tipo de solo predominante na região em estudo (Latossolo Bruno) de acordo com Santos et al. (2018). Considerou-se a densidade de plantas de feijão de 200 mil plantas/ha (Comissão Técnica Sul-Brasileira de feijão, 2012) e o Índice de colheita (IC) de 0,38 (PINTO JÚNIOR, 2016).

Em caso da necessidade de irrigação líquida foi definida a aplicação de uma lâmina de água variável o suficiente para atingir 20% da capacidade de campo do solo. Foi desconsiderada a existência de estresse por salinidade e/ou fertilidade do solo.

 

 

3 Resultados e discussão

Nas semeaduras da 1º e 2º safra do período 1997/98, observou-se uma redução de dois e um dia no ciclo com ondas de calor, respectivamente, em relação à ausência do fenômeno meteorológico. Quanto à biomassa, o rendimento e a eficiência no uso da água na produtividade por água evapotranspirada (EUA), para a 1º safra, houve um pequeno aumento (0,02 kg/m³) devido à ocorrência de onda de calor, enquanto na 2º safra, praticamente não houve diferença (Tabela 2). Em tese, pelo período do estádio fenológico do feijão em que ocorreram as ondas de calor, os resultados deveriam ser contrários. Enquanto para a safra, a cultura se encontrava no início do seu ciclo (8º dia após a semeadura), na safrinha, o feijão já se encontrava pelo 65º dia após a semeadura (aproximadamente no início da fase de enchimento dos grãos) quando houve a ocorrência de onda de calor, isto é, no período compreendido entre a diferenciação dos botões florais e o enchimento dos grãos, as temperaturas elevadas causam redução nos componentes de rendimento, notadamente no número de vagens por planta (HEINEMANN et al., 2009).

No entanto, como as diferenças foram relativamente pequenas na simulação com e sem onda de calor, a explicação mais plausível pode estar associada ao aumento na EUA e a outros condicionantes meteorológicos, não considerados neste estudo, como a questão hídrica.

 

Tabela 2 – Duração do ciclo após a germinação, rendimento, eficiência do uso da água para a cultura do feijão semeado em duas datas, 1º de novembro e 30 de dezembro de 1997

Semeaduras	Biomassa (kg/ha)	Rendimento de massa seca (kg/ha)	Duração do ciclo (dias)	Eficiência no uso da água (kg/m³)
Sem onda de calor	8614	3274	99	0,69
1º/nov/1997
Com onda de calor	8681	3299	97	0,71
1º/nov/1997
Sem onda de calor	9438	3587	105	0,83
30/dez/1997
Com onda de calor	9431	3584	104	0,83
30/dez/1997

 

Como para a semeadura do feijão em primeiro de novembro de 2006, não houve ondas de calor presente durante o ciclo da cultura, os resultados para esta simulação não foram apresentados. Com a semeadura no dia 30 de dezembro, houve uma tendência de redução do ciclo em três dias com a presença de ondas de calor no comparativo sem a ocorrência deste fenômeno meteorológico (Tabela 3).

 

Tabela 3 – Duração do ciclo após a germinação, rendimento, eficiência no uso da água para a cultura do feijão semeado em novembro e 30 de dezembro de 2006

Semeaduras	Biomassa (kg/ha)	Rendimento de massa seca (kg/ha)	Duração do ciclo (dias)	Eficiência no uso da água (kg/m³)
Sem onda de calor	9962	3789	105	0,98
30/dez/2006
Com onda de calor	9601	3456	102	0,92
30/dez/2006

 

Assim como observado na simulação para a safra 1997/98, este fator está fortemente relacionado com o acúmulo de graus-dias, visto que, com o aumento na temperatura do ar a cultura atingiu mais rapidamente o requerimento de energia necessário para completar seu ciclo (SCHÖFFEL; VOLPE, 2002). O método de graus-dia é um parâmetro que busca otimização e redução de riscos climáticos, uma vez que o conhecimento das exigências térmicas de uma cultura contribui para a previsão da duração do ciclo da planta, em relação aos fatores ambientais (BARBANO et al., 2003).

De modo geral, o florescimento do feijoeiro só vai ocorrer após a planta acumular determinado número de unidades térmicas, que é contado acima da temperatura basal para o desenvolvimento (DIDONET; MATRIZ, 2002). Para Brunini et al. (1998), a temperatura basal necessária para o completo desenvolvimento da maioria das cultivares de feijão é de 10°C. Portanto, temperaturas do ar altas, normalmente estão relacionadas ao encurtamento do ciclo, visto que os efeitos de alta ou baixa temperatura do ar diminuem ou aumentam os processos metabólicos da planta. Nesta relação do desempenho da cultura com os extremos da temperatura do ar, ressaltam-se as tendências observadas no passado e, ou, projeções futuras, como apresentadas pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (Intergovernmental Panel on Climate Change – IPCC) (IPCC, 2007), em que muitas áreas do globo, com o advento das mudanças climáticas, dias e noites quentes tem sido mais intensos e frequentes. Ademais, as perspectivas para o futuro são de manutenção destas tendências, destacando que o recente período de 1995 a 2006 apresentou a maior temperatura média global desde 1850. Justamente a primeira década de 2000 que Ribeiro e Nunes (2011) encontraram aumento da frequência de ondas de calor na cidade de Pelotas, no Rio Grande do Sul. Resultado semelhante ao encontrado por Bitencourt et al. (2016), porém expandido para o centro-sul do Brasil onde as ondas de calor duram cinco dias em média. Acrescentam que nesta região do país e no período do estudo (1961 a 2014), as ondas de calor ocorreram somente na primavera e, ou, no verão, sendo outubro, o mês de maior frequência. Resultados que contrariam ao encontrado por Firpo et al. (2012) para o Rio Grande do Sul de que o maior número de ondas de calor ocorre no período mais frio do ano, quando a atmosfera está mais instável e sujeita a mudanças de temperatura do ar, sendo julho o mês com as maiores ocorrências.

Em relação à produção de biomassa para a safra de 2006/07 pode-se observar resultados opostos da safra 1997/98 sendo que, sem ondas de calor notou-se um aumento de 361 t/ha comparado com ondas de calor. Em relação ao EUA, verificou ser 0.06kg/m³ superior do que com ondas de calor (Tabela 3).

 

Tabela 4 – Duração do ciclo após a germinação, rendimento, eficiência do uso água para a cultura do feijão semeado em duas datas, 1º de novembro e 30 de dezembro de 2010

Semeadura	Biomassa (kg/ha)	Rendimento de massa seca (kg/ha)	Duração do ciclo (dias)	Eficiência no uso da água (kg/m³)
Sem onda de calor	9568	3649	105	0,82
1º/nov/2010
Com onda de calor	9519	3630	104	0,82
1º/nov/2010
Sem onda de calor	10468	3978	107	1,05
30/dez/2010
Com onda de calor	10409	3956	106	1,05
30/dez/2010

 

Percebe-se que as influências das ondas de calor sobre a cultura variam de acordo com a fase fenológica em que a planta se encontra, variando de espécie para espécie (MINUZZI; LOPES, 2015). Em relação aos resultados de biomassa, podem não se correlacionar com o último componente de rendimento que é o peso de grãos, pois de acordo com Portes e Carvalho (1983), a exposição a altas temperaturas do ar, mesmo que por curtos períodos promove o crescimento vegetativo exuberante, porém não na mesma proporção ao rendimento do feijão. Outros estudos também apontam que a elevação da temperatura do ar acelera o processo de crescimento das culturas agrícolas, com impacto direto na redução de seus rendimentos (LIU et al., 2013; XIAO; TAO, 2014).

Observou-se uma melhor distribuição de chuvas na fase de floração do feijoeiro na safra de 2010/11 comparado aos outros anos, este fato pode estar relacionado com o incremento na produção de biomassa. Ávila (2010) relataram o pré-florescimento, a formação das vagens e o enchimento de grãos como as fases mais sensíveis à deficiência hídrica, interferindo diretamente no rendimento da cultura. Entretanto, com base na simulação do software Aquacrop 6.0 não foi necessária irrigação líquida.

Liu e Stuzel (2004) destacam que a utilização de indicadores da eficiência do uso de água (EUA) é fortemente relacionado a produção de biomassa seca ou a produção comercial com a quantidade de água aplicada ou evapotranspirada pela cultura. Porém, neste estudo não houve uma relação entre os resultados obtidos com e sem ondas de calor. Os resultados obtidos de produção de biomassa na primeira e segunda safra de 2010/11 mostraram serem maiores na simulação sem onda de calor, mas não se constatou a mesma tendência para o EUA. Os valores foram de 0,82kg/m³ para a primeira safra e 1,05kg/m³ para a segunda safra, independente da ocorrência ou não de ondas de calor (Tabela 4). 

Visto o crescente aumento na frequência de eventos extremos como ondas de calor, isto se torna um agravante ao cultivo agrícola, pelo comprometimento cada vez maior no desempenho das culturas, como diminuição do ciclo e no rendimento. Diante destes efeitos das ondas de calor, as previsões climáticas podem tornar-se mais eficientes quando aplicadas para o cultivo do feijoeiro, principalmente quando estudos associam ocorrências deste evento meteorológico com teleconexões de variabilidade interanual como o El Niño Oscilação Sul (ENOS). Firpo et al. (2012) analisaram ondas de frio e de calor no Rio Grande do Sul e constataram que nos anos de El Niño ocorreram um número maior de ondas de calor. Para o centro-sul do Brasil, Bitencourt et al. (2016) também encontraram maiores ocorrências de ondas de calor em anos de El Niño e neutros, apesar de ter havido ocorrências em anos de La Niña, conforme pode ser constatado no presente estudo que das cinco ondas de calor utilizadas, em quatro culminou durante eventos de El Niño (1997/98 e 2006/07) e uma na La Niña de 2010/11.

No enfrentamento do desempenho agronômico do feijoeiro diante dos efeitos negativos de ondas de calor, pode-se adotar medidas relacionadas a práticas de manejo e adoção de cultivares de ciclo mais longo que podem aumentar o rendimento devido a sua maior exigência térmica (WANG et al., 2012; LIU et al., 2013; XIAO; TAO, 2014).

 

 

4 Conclusões

As ondas de calor tendem a diminuir a duração do ciclo e o rendimento do feijão.

Os efeitos das ondas de calor na produção de biomassa e na EUA do feijão foram incertos por também estarem atrelados a outros condicionantes.

 

 

Referências

ALVARES CA, STAPE JL, SENTELHAS PC, GONÇALVES JLM, SPAROVEK G. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorol. Z. 2013; 22 (6): 711-728. 

AMS (AMERICAN METEOROLOGICAL SOCIETY) [Internet]. Boston: American Meteorological Society, [cited 2018 May 11]. Glossary of meteorology. Avaiable from: http://glossary.ametsoc.org/wiki/Main_Page.

ÁVILA MR. Cultivo de feijoeiro no outono/inverno associado à aplicação de bioestimulante e adubo foliar na presença e ausência de irrigação. Sci. Agrar. 2010; 11 (3): 221-230.

bARILI LD. Expressão gênica em genótipos de feijão (phaseolus vulgaris l.) submetidos ao estresse por baixas temperaturas. [dissertation]. Universidade do Estado de Santa Catarina/UDESC; 2011. 67 p.

BARBANO MT, SAWAZAKI E, BRUNINI O, GALLO PB, PAULO EM. Temperatura-base e soma térmica para cultivares de milho pipoca (Zea mays L.) no subperíodo emergência-florescimento masculino. Rev. Bras. Agromet.. 2003; 11 (1): 79-84.

BITENCOURT DP, FUENTES MV, MAIA PA, AMORIM FT. Frequência, Duração, Abrangência Espacial e Intensidade das Ondas de Calor no Brasil. Rev. Bras. Met. 2016; 31 (4): 506-517.

BRUNINI O. Elementos meteorológicos e comportamento vegetal. Campinas: Instituto Agronômico, 1998. 46p. (Boletim Técnico).

CAMPOS JHBC, SILVA MT, SILVA VPR. Impacto do aquecimento global no cultivo do feijão-caupi, no estado da Paraíba. Rev. Bras. Eng. Agríc. Ambient. 2010; 14 (4): 396-404.

Comissão Técnica Sul-Brasileira de feijão. Informações técnicas para o cultivo de feijão na região Sul-Brasileira, 2 ed. Florianópolis (Brasil): Epagri, 2012. 157 p.

DIDONET AD, MATRIZ PM. Abortamento de flores e vagens no feijoeiro: efeito da temperatura e da radiação solar. In: Anais do 7º Congresso Nacional de Pesquisa de feijão [CD-ROM]; 2002, Viçosa, Brasil.

DIFFENBAUGH NS, PAL JS, TRAPP RJ, GIORGI F. Finescale processes regulate the response of extreme events to global climate change. Proc. Natl. Acad. Sci. 2005; 102 (44): 15774–15778.

FIRPO MAF, SANSIGOLO CA, ASSIS SV. Climatologia e variabilidade sazonal do número de ondas de calor e de frio no Rio Grande do Sul associadas ao ENOS. Rev. Bras. Met. 2012; 27 (1): 95-106.

HEINEMANN AB, STONE LF, SILVA SC da. Feijão. In: Monteiro JEBA, Organizador. Agrometeorologia dos cultivos: o fator meteorológico na produção agrícola. Brasília: INMET, 2009. p. 183-201.

LIU F, STÜTZEL H. Biomass partitioning, specific leaf area, and water use efficiency of vegetable amaranth (Amaranthus spp.) in response to drought stress. Sci. Hortic. 2004; 102 (1): 15-27.

LIU Z, HUBBARD KG, LIN X, YANG X. Negative effects of climate warming on maize yield are reserved by the changing of sowing date and cultivar selection in Northeast China. Glob. Chang. Biol. 2013; 19 (11): 3481–3492.

INTERGOVERNMENTAL PANEL IN CLIMATE CHANGES (IPCC). Climate Change 2001: Impacts Adaptation and Vulnerability. Genebra (Suiça), 2001.

INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE (IPCC). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the IPCC. Cambridge Univ. Press, Cambridge (Reino Unido), 2007.

McMASTER GS, WILHELM WW. Growing degree-days: one equation, two interpretations. Agric. For. Meteorol. 1997; 87 (4): 291-300.

MEEHL GA, TEBALDI C. More intense, more frequent, and longer lasting heat waves in the 21st century. Science. 2004; 305 (5686): 994-997.

MINUZZI RB, LOPES F. Desempenho agronômico do milho em diferentes cenários climáticos no Centro-Oeste do Brasil. Rev. Bras. Eng. Agríc. Ambient.  2015; 19 (8): 734–740.

PINTO JÚNIOR RA. Controle genético do índice de colheita no feijoeiro. [dissertation]. Lavras: Universidade Federal de Lavras/UFLA; 2016. 49 p.

PORTES TdeA, CARVALHO JRP. Área foliar, radiação solar, temperatura do ar e rendimentos em consorciação e em monocultivo de diferentes cultivares de milho e feijão. Pesq. Agropec. Bras. 1983; 18 (7): 775-762.

RIBEIRO BZ, NUNES AB. Variação temporal das ondas de calor na cidade de Pelotas-RS. Anais do 4º Encontro Sul Brasileiro de Meteorologia [CD-ROM]; 2011, Pelotas, Brasil.

SANTOS HG dos, JACOMINE PKT, ANJOS LHC dos, OLIVEIRA VA de, LUMBRERAS JF, COELHO MR, ALMEIDA JA de, ARAÚJO FILHO JC de, OLIVEIRA JB de, CUNHA TJF. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 5 ed. Brasília (Brasil): Embrapa, 2018. 356 p.

SCHÖFFEL ER, VOLPE CA. Relação entre a soma térmica efetiva e o crescimento da soja. Rev. Bras. Agromet. 2002; 10 (2): 89-96.

STRECK NA, GABRIEL LF, BURIOL GA, HELDWEIN AB, DE PAULA GM. Variabilidade interdecadal na série secular de temperatura do ar em Santa Maria, RS. Pesq. Agropec. Bras. 2011; 46 (8): 781-790.

WANG J, WANG EL, YANG X, ZHANG F, YIN H. Increased yield potential of wheat-maize cropping system in the North China Plain by climate change adaptation. Clim. Chang. 2012; 113: 825–840.

XIAO D, TAO F. Contributions of cultivars, management and climate change to winter wheat yield in the North China Plain in the past three decades. Eur. J. Agron. 2014; 52: 112–122.