Numerical study of the impact of climate change on the yield of wheat, soybean and maize

O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de estudo numérico, a existência de impacto da possível mudança climática sobre o rendimento das culturas do trigo, soja e milho, em Santa Maria, RS. Foram criados cenários de mudança climática, dobrando-se a quantidade de CO2, com diferentes aumentos de temperatura do ar, com aumento e sem aumento de precipitação pluvial. O rendimento das três culturas foi simulado com modelos matemáticos disponíveis na literatura. Concluiu-se que a mudança climática, projetada pela simulação, influenciará o rendimento de grãos de trigo, soja e milho, em Santa Maria, RS. O aumento de 2, 3 e 6ºC na temperatura do ar pode anular os efeitos benéficos do aumento de CO2 no rendimento de trigo, soja e milho, respectivamente.The objective of this work was to evaluate through a numerical study the impact of a possible climate change on the yield of wheat, soybean and maize, in Santa Maria, RS. Climate change scenarios were created by doubling CO2, with different increases in air temperature, and with increases and without increases in rainfall. Yield of the three crops was simulated with models available in the literature. It was concluded that projected climate change will affect wheat, soybean and maize yield in Santa Maria, RS, Brazil. The increase of 2, 3 and 6ºC may cancel the benefits of increasing CO2 on yield of wheat, soybean and maize, respectively

Thermal time methods and sowing dates in phyllochron determination in wheat cultivars

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito dos métodos de cálculo de graus-dia e de datas de semeadura na determinação do filocrono de cultivares de trigo (Triticum aestivum). Foi conduzido um experimento em campo, com 13 datas de semeadura, durante três anos (2005–2007), em Santa Maria, RS, usando-se seis cultivares de trigo: BRS Louro, CEP 52, CEP 51, BRS 177, Nova Era e BRS Tarumã. O filocrono (°C dia folha-1) foi estimado pelo inverso do coeficiente angular da regressão linear entre o estádio de Haun e a soma térmica acumulada calculada por seis métodos. O método de cálculo da soma térmica afeta as estimativas do filocrono em trigo.O uso das três temperaturas cardinais de emissão de folhas e a comparação das temperaturas cardinais com a temperatura mínima e máxima do ar melhora a precisão na simulação do desenvolvimento vegetativo dessa cultura, em comparação aos demais métodos. O filocrono varia com a cultivar de trigo e com a data de semeadura, e cultivares mais precoces (BRS Louro e CEP 51) têm menor filocrono do que cultivares tardias (Nova Era e BRS Tarumã). Em semeaduras no outono ou inverno, o filocrono é maior do que em semeaduras de primavera ou verão.The objective of this work was to evaluate the effect of degree-days and sowing dates calculation methods on phyllochron determination in wheat (Triticum aestivum) cultivars. A three-year field experiment with 13 sowing dates was conducted for three years (2005–2007) in Santa Maria, RS, Brazil, using six wheat cultivars: BRS Louro, CEP 52, CEP 51, BRS 177, Nova Era and BRS Tarumã. The phyllochron (°C day leaf-1) was estimated by the inverse of the slope of the linear regression of the Haun stage against the accumulated thermal time calculated using six methods. The thermal time calculation method affects wheat phyllochron estimates. The use of the three cardinal temperatures for leaf emission and cardinal temperatures compared to the minimum and maximum air temperatures improves the precision of the vegetative development simulation of this crop, in comparison to the other methods. The phyllochron varies with wheat cultivar and sowing date, and early cultivars (BRS Louro and CEP 51) have lower phyllochron than late cultivars (Nova Era and BRS Tarumã). The phyllochron is greater in sowings carried out during fall and winter than in the ones carried out during spring and summer

Potato tuber simulated yield in climate change scenarios

O objetivo deste trabalho foi simular a produtividade de tubérculos de batata (Solanum tuberosum) em diferentes cenários climáticos de aumento da concentração de dióxido de carbono [CO2] e da temperatura do ar, considerando aumentos simétricos e assimétricos nas temperaturas mínimas e máximas diárias do ar. Utilizou-se o modelo de Spitters para simular a produtividade de tubérculos da cultivar Asterix, em duas épocas de cultivo (primavera e outono), recomendadas para a região de Santa Maria, RS. Em cada época, cinco datas de plantio foram avaliadas, em cenários climáticos de cem anos sem aumentos na [CO2] e na temperatura (cenário atual), e em cenários com o dobro da [CO2] atual e aumentos de 0, 1, 2, 3, 4, 5 e 6ºC na temperatura. No cultivo de primavera, o aumento simétrico de 4ºC, nas temperaturas mínimas e máximas diárias do ar, e assimétrico de 5ºC é suficiente para anular o efeito benéfico na produtividade do aumento da [CO2]. No cultivo de outono, o aumento da temperatura, praticamente, não afeta a produtividade de tubérculos de batata. A antecipação da data de plantio, no cultivo de primavera, e o atraso, no de outono, diminuem o impacto negativo do aumento da temperatura do ar sobre a produtividade de tubérculos de batata.The objective of this study was to simulate potato (Solanum tuberosum) tuber yield in different climate change scenarios of increased carbon dioxide concentration [CO2] and air temperature, considering symmetric and asymmetric increases in minimum and maximum daily air temperatures. Spitters model was used to simulate Asterix cultivar tuber yield considering two growing seasons (spring and fall) recommended for Santa Maria, state of Rio Grande do Sul, Brazil. In each growing season, five planting dates were evaluated in climate scenarios of a hundred years with no increase in [CO2] and temperature (current scenario), and in scenarios with doubling [CO2] and temperature increases of 0, 1, 2, 3, 4, 5 and 6ºC. A symmetric increase of 4ºC and an asymmetric increase of 5ºC in air temperature offset the yield beneficial effect of increasing [CO2] during spring, whereas increase in air temperature does not affect potato tuber yield during fall. Anticipating planting date in spring and delaying it in fall decrease the negative impact of the increasing air temperature on potato tuber yield

Impact of increasing mean air temperature on the development of rice and red rice

 O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta do desenvolvimento do arroz cultivado e do arroz vermelho a diferentes aumentos nas temperaturas mínima e máxima diárias do ar, em Santa Maria, RS, Brasil. Foram criados cenários climáticos de cem anos de 0, +1, +2, +3, +4 e +5oC, com aumentos simétricos e assimétricos nas temperaturas mínima e máxima diária do ar, usando o Weather Generator LARS-WG e uma base de dados de 1969–2003. Foram usados nove genótipos de arroz cultivado (IRGA 421, IRGA 416, IRGA 417, IRGA 420, BRS 7 TAIM, BR-IRGA 409, EPAGRI 109, um híbrido e EEA 406) e dois biótipos de arroz-vermelho (casca preta aristado e casca amarela aristado). A data da diferenciação da panícula (R1), a antese (R4) e todos os grãos com casca marrom (R9) foram estimados com um modelo não linear. Em geral, a duração da fase emergência–R1 diminuiu, enquanto a duração das fases R1–R4 e R4–R9 aumentaram, com o aumento da temperatura nos cenários de mudança climática. A resposta simulada do desenvolvimento do arroz à elevação da temperatura não foi a mesma, quando o aumento na temperatura mínima e máxima foi simétrico ou assimétrico.The objective of this study was to assess the development response of cultivated rice and red rice to different increases in minimum and maximum daily air temperatures, in Santa Maria, Rio Grande do Sul State, Brazil. One hundred years climate scenarios of temperatures 0, +1, +2, +3, +4, and +5oC, with symmetric and asymmetric increases in minimum and maximum daily air temperatures were created, using the LARS-WG Weather Generator, and a 1969–2003 database. Nine cultivated rice genotypes (IRGA 421, IRGA 416, IRGA 417, IRGA 420, BRS 7 TAIM, BR-IRGA 409, EPAGRI 109, EEA 406 and a hybrid), and two red rice biotypes (awned black hull-ABHRR, and awned yellow hull-AYHRR) were used. The dates of panicle differentiation (R1), anthesis (R4), and all grains with brown hulls (R9) were estimated with a nonlinear simulation model. Overall, the duration of the emergence–R1 phase decreased, whereas the duration of the R1–R4 and R4–R9 phases most often increased, as temperature increased in the climate change scenarios. The simulated rice development response to elevated temperature was not the same, when the increase in minimum and maximum temperature was symmetric or asymmetric

Soil water and wheat, soybean, and maize yields associated to El Niño Southern Oscilation

O objetivo deste trabalho foi simular o conteúdo de água disponível no solo e o rendimento das culturas de trigo, soja e milho, em Santa Maria, RS, e associá-los ao fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS). O período estudado foi de 1969 a 2003. A água disponível no solo e o rendimento das culturas foram calculados com modelos matemáticos disponíveis na literatura. A água disponível no solo foi representada pela fração de água transpirável no solo pelas plantas. Foi constatado que a menor disponibilidade hídrica no solo está associada a anos neutros, e a maior disponibilidade hídrica está relacionada a eventos do El Niño. Os anos de La Niña foram os mais favoráveis ao rendimento de grãos da cultura de trigo, enquanto os anos de El Niño foram os mais favoráveis ao rendimento de grãos de soja e milho. Ficou evidente que os anos classificados como neutros, em relação ao ENOS, são os de maior risco de perda de rendimento de grãos destas duas culturas de verão, em conseqüência da menor disponibilidade hídrica no solo, o que é uma informação importante no planejamento de estratégias para o agronegócio relativamente a uma previsão do fenômeno ENOS.The objective of this study was to simulate soil water content, and wheat, soybean and maize yields, in Santa Maria, RS, Brazil, and link their interannual variability to El Niño Southern Oscillation (ENSO). The period studied was 1969 to 2003. Soil water content and the yields of wheat, soybean and maize were simulated with models available in the literature. Soil water content was represented by the fraction of transpirable soil water. The results showed that the lowest soil water content in Santa Maria is associated to neutral years and the highest soil water is associated to El Niño events. La Niña years were more favorable to high wheat yield, whereas El Niño years were more favorable to high soybean and maize yields. It was evident that years classified as neutral years in respect to ENSO are riskier to grain yields of soybean and maize crops, which is an important information for planning strategies in agribusiness considering ENSO forecast

Influência dos fatores abióticos na produtividade da cultura do milho

Os impactos dos fatores abióticos nos agroecossistemas agrícolas são considerados elementos causadores de alguma limitação na produção. Vários estudos foram e estão sendo realizados para quantificar e buscar saídas paraminimizar os efeitos desses fatores na produtividade do milho, pois estes efeitos aliados a fatores fisiológicos, genéticos e de manejo exercem significativa influência na produtividade da cultura. O objetivo da revisão foi descrever ainfluência dos fatores abióticos, como estresse hídrico, temperatura, radiação, nutrientes e CO2, na produtividade da cultura do milho. Os efeitos são mais severos quanto maior o período de persistência destes fatores e, dependendo dafase fenológica da cultura, considerando que com atuação simultânea de dois ou mais fatores abióticos há potencialização dos efeitos causado por estes. Também, dependendo do híbrido de milho cultivado tem-se respostasdiferenciadas a estes agentes, os programas de melhoramento de milho buscam genótipos com características de maior adaptação, ou seja, com menor suscetibilidade a fatores adversos. O fator abiótico déficit hídrico é considerado como o maior limitante na produção do milho. No entanto, outros também tornar-se-ão importantes principalmente se ocorrerem em conjunto e somados ainda às mudanças climáticas, que podem modificar o desempenho produtivo desta cultura.Palavras-chave: Zea mays. Recursos ambientais. Adaptação. Híbridos

Estimativa do plastocrono das videiras 'Cabernet Sauvignon' e 'Chardonnay' na Fronteira Oeste do Rio Grande do Sul

The objective of this work was to estimate the plastochron index of the 'Cabernet Sauvignon' and 'Chardonnay' grapevine varieties in Fronteira Oeste, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The experiment was conducted in 2010, in a completely randomized design, using 'Cabernet Sauvignon' and 'Chardonnay' grapevines grown in the municipalities of Itaqui, São Borja, and Maçambará, which were referred to as sites 1, 2, and 3, respectively. Phenological monitoring of the varieties was done from the beginning of sprouting until the pruning of canes (green trimming). The daily thermal sum (dTS, ºC day) was calculated using the cardinal temperatures for node appearance in grapevines (10, 25, and 35ºC), whereas the accumulated thermal sum (aTS, oC day) was obtained by adding up the dTS. The plastochron index was estimated by the inverse of the angular coefficient of the linear regression between the number of nodes per cane and aTS. In all three sites, both 'Cabernet Sauvignon' and 'Chardonnay' required degree-days of 10°C and aTS of 810ºC to complete the cycle from the beginning of sprouting until the end of flowering. The estimated plastochron indexes of the 'Cabernet Sauvignon' and 'Chardonnay' grapevines, in Fronteira Oeste, in the state Rio Grande do Sul, were 40.4 and 49.7ºC day per node, respectively.O objetivo deste trabalho foi estimar o plastocrono das variedades de videira 'Cabernet Sauvignon' e 'Chardonnay' na Fronteira Oeste do Rio Grande do Sul. O experimento foi conduzido em 2010, em delineamento experimental inteiramente casualizado, com as videiras 'Cabernet Sauvignon' e 'Chardonnay' cultivadas nos municípios de Itaqui, São Borja e Maçambará, denominados locais 1, 2 e 3, respectivamente. Realizou-se o monitoramento fenológico das variedades desde o início da brotação até a realização da desponta dos ramos. A soma térmica diária (STd, oC dia) foi calculada a partir das temperaturas cardinais para o aparecimento de nós em videira (10, 25 e 35ºC), enquanto a soma térmica acumulada (STa, ºC dia) foi obtida pela soma da STd. O plastocrono foi estimado pelo inverso do coeficiente angular da regressão linear entre o número de nós por sarmento e a STa. Nos três locais, tanto 'Cabernet Sauvignon' como 'Chardonnay' necessitaram de graus-dia de 10°C e STa de 810°C para completar o ciclo desde o início da brotação até o fim da floração. Os plastocronos estimados das variedades 'Cabernet Sauvignon' e 'Chardonnay', na Fronteira Oeste do Rio Grande do Sul, foram de 40,4 e 49,7ºC dia por nó, respectivamente

Phenology and thermal accumulation in grapevines in the Fronteira Oeste region of Rio Grande do Sul, Brazil

O objetivo deste trabalho foi avaliar a exigência térmica, obtida por diferentes métodos de cálculo, para caracterizar a fenologia das videiras (Vitis vinifera) 'Cabernet Sauvignon', 'Tannat', 'Ruby Cabernet' e 'Merlot', cultivadas na Fronteira Oeste do Rio Grande do Sul. O desenvolvimento fenológico foi acompanhado durante cinco safras – 2005/2006 a 2009/2010. As temperaturas mínimas e máximas do ar foram coletadas diariamente e foram testados oito métodos de soma térmica: M1.1, M1.2 e M1.3, que utilizaram somente a temperatura base inferior (10°C); M2.1 e M2.2, que consideraram também a temperatura ótima de desenvolvimento de 25°C; e M3.1, M3.2 e M3.3 que, além das anteriores, utilizaram 35°C como temperatura base superior do desenvolvimento. Estes métodos foram comparados pelo erro‑padrão das estimativas de soma térmica. O teste SNK foi utilizado para a comparação da exigência térmica entre as cultivares. O método M3.3 foi o que melhor simulou o desenvolvimento em 'Tannat' e 'Merlot' (1.823,1 e 1.780,8 graus‑dia respectivamente). No entanto, o menor desvio foi obtido em 'Cabernet Sauvignon' e 'Ruby Cabernet', pelo método M3.1 (1.958,9 e 1.944,8 graus‑dia respectivamente). Os métodos que empregaram as três temperaturas cardinais apresentaram maior precisão. 'Tannat' e 'Merlot' são as cultivares de videira que apresentam a menor exigência térmica para completar o ciclo.The objective of this work was to evaluate the thermal requirement, obtained by different thermal time calculation methods, to characterize the grapevine (Vitis vinifera) phenology of 'Cabernet Sauvignon', 'Tannat', 'Ruby Cabernet', and 'Merlot' grown in the Fronteira Oeste region, of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The phenological development was followed for five seasons – 2005/2006 to 2009/2010. Minimum and maximum air temperatures were recorded daily, and the following eight thermal time methods were tested: M1.1, M1.2, and M1.3, which use only the down threshold temperature (10°C); M2.1 and M2.2, which also consider 25°C as the optimum temperature for development; and M3.1, M3.2, and M3.3, which, besides using the prior temperatures, consider 35°C as the upper threshold temperature of development. These methods were compared using the standard error (SE) estimates of accumulated heat. The SNK test was used to compare the thermal requirement between cultivars. M3.3 was the method that best simulated 'Tannat' and 'Merlot' development (1,823.1 and 1,780.8 degree‑day respectively). However, the least deviation was obtained in 'Cabernet Sauvignon' and 'Ruby Cabernet' using the M3.1 method (1,958.9 and 1,944.8 degree‑ day respectively). Methods employing the three cardinal temperatures showed greater accuracy. 'Tannat' and 'Merlot' are the cultivars that show the lowest thermal requirement to complete the cycle

Modeling wheat development considering different cardinal temperatures and methods for the temperature response function calculation

O objetivo deste trabalho foi melhorar a estimativa dos estádios de desenvolvimento de genótipos brasileiros de trigo (Triticum aestivum) realizada por meio do modelo WE-Streck. Foram avaliadas diferentes combinações de temperaturas cardinais e métodos de cálculo da função de resposta à temperatura. Dados referentes às datas da emergência, da emissão da espigueta terminal, da antese e da maturidade fisiológica de seis genótipos brasileiros de trigo semeados em 11 datas ao longo de três anos (2005, 2006 e 2007) em Santa Maria, RS, foram usados para estimar os coeficientes do modelo WE-Streck modificado e testar as diferentes combinações de temperaturas cardinais e métodos de cálculo da função de resposta à temperatura. Para os genótipos BRS Louro, BRS 177, CEP 51, CEP 52 e Nova Era, a simulação do desenvolvimento com o modelo de WE-Streck é melhor quando são usados maiores valores de temperaturas cardinais ótima e máxima, em comparação às usadas originalmente no modelo. Para o genótipo BRS Tarumã, devem ser utilizadas as temperaturas cardinais do modelo WE-Streck original. É recomendável usar as temperaturas mínimas e máximas diárias para calcular a função de resposta à temperatura quando o modelo WE-Streck for usado para simulação do desenvolvimento de genótipos brasileiros de trigo.The objective of this work was to improve the prediction of developmental stages of Brazilian wheat (Triticum aestivum) genotypes made using the WE-Streck model. Different combinations of cardinal temperatures and methods of calculating the temperature response function were evaluated. Data regarding the dates of emergence, terminal spikelet, anthesis, and physiological maturity of six Brazilian wheat genotypes sown on 11 dates during three years (2005, 2006, and 2007) at Santa Maria, RS, Brazil, were used to estimate the WE-Streck model coefficients and to evaluate the different combinations of cardinal temperatures and methods for calculating the temperature response function. For the genotypes BRS Louro, BRS 177, CEP 51, CEP 52, and Nova Era, the simulation of the development with the WE-Streck model is better with higher values of optimum and maximum cardinal temperatures compared to those originally used in the model. For the genotype BRS Tarumã, the cardinal temperatures from the original version of the WE-Streck model should be used. It is recommended that the minimum and maximum daily temperatures be used to calculate the temperature response function when the WE-Streck model is selected for simulating the development of Brazilian wheat genotypes

Cycle duration and quality of gladiolus floral stems in three locations of Southern Brazil

The objective of this study was to determine the cycle duration in days and the quantitative parameters, i.e. stem length, spike length and stem diameter of gladiolus floral stems as a function of the planting date and locations in the Rio Grande do Sul/Brazil. Field experiments were established between 2014-2015 in three locations (Frederico Westphalen, Itaqui and Santa Maria). The experimental design was a complete randomized block, with six gladiolus cultivars in three distinct planting dates at each location as treatments. The shift from vegetative to reproductive stage, the stem length, spike length and stem diameter were evaluated. Data was statistically analyzed by ANOVA and Tukey test. When planted during late July and early August, cultivars of early cycle (‘Purple Flora’, ‘Rose Friendship’ and ‘White Friendship’) and intermediate cycle (‘Green Star’ and ‘Jester’), produced floral stems of gladiolus in the desired patterns besides as well as having a shorter growth cycle than late cultivars (‘Gold Field’), being recommended for commercial cultivation in Southern Brazil