Componentes hídricas prováveis e zoneamento de risco agroclimático para o Estado do Paraná

Orientador: Jorge Luiz Moretti de SouzaCoorientador: Alexandre Cândido XavierTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo . Defesa : Curitiba, 20/02/2018Inclui referênciasÁrea de concentração: Qualidade, manejo e conservação do solo e da água.Resumo: Teve-se como objetivo no presente trabalho avaliar métodos alternativos para estimar a evapotranspiração de referência (ETo), determinar os valores prováveis das componentes do balanço hídrico agrícola (BHA), bem como estabelecer o zoneamento de risco agroclimático para as culturas milho e soja no Estado do Paraná. O trabalho foi estruturado em quatro capítulos: Métodos alternativos de estimativa evapotranspiração de referência para os principais tipos climáticos do Paraná; Precipitação pluviométrica e evapotranspiração de referência prováveis no Estado do Paraná; Balanço hídrico agrícola provável para as culturas milho e soja no Estado do Paraná; Zoneamento de risco agroclimático para as culturas milho e soja no Estado do Paraná. A área de estudo considerou todo o Estado do Paraná, os dados climáticos foram disponibilizados por diferentes instituições de pesquisa. As séries temporais tiveram 34 anos (1980 a 2013), e foram espacializadas em grid regular de 0,25º x 0,25º, por meio dos melhores interpoladores obtidos por validação cruzada. A ETo foi estimada com o método de Penman-Monteith ASCE. Foram testados cinco métodos alternativos de estimativa da ETo. O BHA foi calculado para as culturas milho e soja, com o modelo AquaCrop, considerando variáveis climáticas, pedológicas e culturais. As componentes hídricas - precipitação (P), ETo, evapotranspiração da cultura (ETc), evapotranspiração real (ETr), déficiência hídrica (Def) e armazenamento de água no solo (S) - foram calculadas com periodicidade diária, depois agrupadas em decêndios e ajustadas a funções densidade de probabilidade (fdp's) para estabelecer os valores de ocorrência a diferentes níveis de probabilidade. As componentes hídricas foram espacializadas utilizando interpolação com krigagem ordinária. O método de Hargreaves-Samani tem melhor desempenho entre os métodos testados para estimar a ETo, para os principais tipos climáticos do Estado do Paraná, e o método de Camargo fornece menores erros. As fdp's Gama e Exponencial são as que melhor se ajustam à precipitação decendial, enquanto as fdp's Gama e Normal se ajustam à ETo e às componentes de saída do balanço hídrico (S, ETr, Def). Por outro lado, a distribuição Uniforme teve baixa frequência de ocorrência, podendo ser descartada para ajustes futuros. Considerando todo o Estado do Paraná, em média, a cultura da soja tem menor problema com restrição hídrica em relação ao milho, se semeada no decêndio 29 (08 a 17 de outubro), considerando cenário intermediário de disponibilidade hídrica (ETr25% - P75%). Em média, considerando os riscos hídricos e térmicos, os decêndios 30 (18 out) e 35 (07/dez) são os mais favoráveis à semeadura do milho e soja no Estado do Paraná, respectivamente, persistindo até meados de Janeiro. A principal diferença das metodologias de zoneamentos de risco climático de entidades públicas governamentais está no uso da probabilidade para estimar os valores de ocorrência das variáveis climáticas. Palavras-chave: Balanço hídrico agrícola. Função densidade de probabilidade. Zoneamento agrícola. Evapotranspiração. Aquacrop.Abstract: This study aimed to evaluate alternative methods for estimating reference evapotranspiration (ETo) to determine the probable values of the components of the agricultural water balance (AWB), as well as to establish the agroclimatic risk zoning for the crops corn and soybean in the Paraná State. The work was structured in four chapters: Alternative methods of reference evapotranspiration for the main climatic types of Paraná; Probable precipitation and reference evapotranspiration in the Paraná State; Probable agricultural water balance for crops corn and soybean in the Paraná State; and, Agroclimatic risk zoning for crops corn and soybean in the Paraná State. The study area considered the entire Paraná State, climatic data were available by different research institutions. The time series were 34 years (1980 to 2013), spaced in a regular grid of 0.25º x 0.25º, using the best interpolators obtained by cross-validation. The ETo was estimated using the Penman-Monteith ASCE method. Five alternative methods of estimating ETo were tested. The AWB was calculated for crops corn and soybean, using the AquaCrop model, considering climatic, pedological and crop variables. The water components - precipitation (P), ETo, crop evapotranspiration (ETc), real evapotranspiration (ETr), water deficit (Def), soil water storage in the root zone (S) - were calculated daily, then grouped in tendays and adjusted to probability density functions (pdf's) to establish the occurrence values at different probability levels. The water components were spatialized using interpolation with ordinary kriging. The Hargreaves-Samani method performs better among the methods tested to estimate ETo, for the main climatic types of the Paraná State, and the Camargo method provides smaller errors. The pdf's Gamma and Exponential are the ones that were best adjusted to the decendial precipitation, while the pdf's Gamma and Normal adjusted to ETo and the AWB output components (S, ETr, Def). On the other hand, the pdf Uniform had a low frequency of occurrence and could be discarded for future adjustments. Considering the whole of the Paraná State, on average, soybean has less problem with water restriction than corn, if sown in deccenial 29 (October 08 to 17), considering an intermediate scenario of water availability (ETr25% ? P75%). On average, considering the water and thermal risks, the deccenials 30 (18/oct) and 35 (07/dec) are the most favorable to the sowing of corn and soybean in the Paraná State, respectively, and persist until mid January. The main difference between the methodologies of climate risk zoning of public governmental entities is in the use of probability to estimate the occurrence values of the climatic variables. Keywords: Agricultural water balance. Probability density function. Agricultural zoning. Evapotranspiration. Aquacrop

Funções destinadas ao estudo e estimativa das relações hídricas para o aprimoramento do balanço hídrico agrícola

Orientador: Prof. Dr. Jorge Luiz Moretti de SouzaCo-orientador: Prof. Dr. Adão Wagner Pêgo EvangelistaCo-orientador: Prof. Dr. Robson André ArmindoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa: Curitiba, 21/03/2014Inclui referênciasArea de concentração : Qualidade e manejo conservação do SoloResumo: A água é o recurso natural mais intensamente utilizado pelo homem na atualidade e a agricultura o setor que mais consome água doce no mundo. O balanço hídrico agrícola (BHA) consiste na determinação da necessidade ou disponibilidade hídrica real aos cultivos agrícolas. Apesar de excelente ferramenta de planejamento, questões referentes às suas componentes de entrada, como coeficiente de cultivo (kc), profundidade efetiva do sistema radicular (z) e fração de água disponível no solo (p) necessitam de aperfeiçoamentos. Teve-se por objetivo no presente trabalho estabelecer e avaliar funções e modelos destinados ao estudo e determinação das relações hídricas para melhorar as estimativas das componentes do balanço hídrico agrícola. Para tanto, o trabalho foi estruturado em três capítulos: Capítulo 1 Funções para estimativa do coeficiente de cultivo diário de culturas agrícolas; Capítulo 2 – Funções para estimativa da profundidade efetiva do sistema radicular e fração de água disponível no solo; Capítulo 3 – Aperfeiçoamentos para estimativa do balanço hídrico agrícola do Pinus taeda L. em Telêmaco Borba-PR. A comparação entre as diferentes funções e modelos com valores medidos foi realizada empregando análise gráfica, coeficiente de determinação (R²), índice "d" de concordância, índice "c" de desempenho, erro médio e erro absoluto médio. As funções de kc obtidas, que variam conforme os dias após plantio, melhoram a estimativa da evapotranspiração da cultura, por refletirem melhor as condições locais, em comparação com os valores de kc comumente utilizados na literatura. Não se encontrou um modelo de estimativa z que possa ser utilizado generalizadamente, no entanto, os fatores que mais a influenciam em diferentes tipos climáticos foram identificados, possibilitando o estabelecimento dos melhores modelos para a cana-de-açúcar, feijão e milho. O emprego de valores de kc e fração p diários melhoram a estimativa do BHA do Pinus taeda, tornando-o mais sensível às mudanças morfoclimáticas locais, porque possibilita melhor ajustamento aos valores do balanço hídrico do solo, refletidos nas componentes de saída, como evapotranspiração real e armazenamento de água no solo.Abstract: Water is the natural resource most intensively used by man today and agriculture the sector that consumes more freshwater in world. The agricultural water balance (AWB) consists in determining the need or real water availability to crops. However, questions concerning their input components as crop coefficient (kc), effective system root depth (z) and fraction of available soil water (p) require enhancements to improve estimates. This study aimed to establish and to evaluate functions and models for the study and determination of water relations to improve estimates of agricultural water balance components. To this end, the study was divided into three chapters: Chapter 1 - Functions to estimate the daily crop coefficient of agricultural crops; Chapter 2 - Functions to estimate the effective root system depth and fraction of available soil water; Chapter 3 - Enhancements to estimate crop water balance of Pinus taeda L. in Telêmaco Borba-PR. The comparison between the different functions and models with measured values was performed using graphical analysis, determination coefficient (R²), index "d" of concordance, index "c" of performance, mean error and mean absolute error. The kc functions obtained which vary according to days after planting, improve estimated crop evapotranspiration, by better reflect local conditions, compared with kc values commonly used in literature. Not found a model for estimating z that can be widely used, however, the factors that influence it in different climate types were identified, allowing the establishment of best models for sugarcane, bean and corn. The use of daily kc and fraction p values improve estimate of AWB of Pinus taeda, making it more responsive to local morphoclimatic changes, because it allows better adjustment to the values of soil water balance, reflected in output components such as real evapotranspiration and soil water storage

CAMPO JURÍDICO E POLÍTICAS DO BIODIESEL: AGRICULTURA FAMILIAR E EFETIVIDADE DA NORMA

This work aims to reflect on the power of the law as an instrument of implementation of institutional objectives associated with the biodiesel policies in Brazil. Methodologically, the study used bibliographic and documentary research. The main conclusions are that there are aspects that go beyond the legal field which directly influence the normative teleology, such as the conflict of interests in the legislative process. The law about biodiesel presents antinomies and gaps, which are the cause of the failure of the National Program for Production and Use of Biodiesel, aimed to promote the social improvement of the Brazilian familiar agriculture. Therefore, the transversality of the law, mainly from the National Energy Policy, did not have the expected effect on instrumental rules of public policy proposals for the sector. There is a need in the legal field to dialogue with other fields of knowledge, in order to incorporate other factors than the law in its application in the real world.Objetiva-se refletir sobre o poder da norma jurídica como instrumento de concretização dos objetivos institucionais associados às políticas do biodiesel no Brasil. Metodologicamente, o estudo ancora-se em pesquisa bibliográfica e documental. Concluiu-se que há aspectos que extrapolam o campo jurídico que influenciam diretamente na teleologia normativa, como o conflito de interesses no processo legislativo. A norma jurídica sobre o biodiesel apresenta antinomias e lacunas, que são a causa do insucesso do Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel, voltado a fomentar a melhoria social da agricultura familiar brasileira. Por isso, a transversalidade da norma, proveniente principalmente da Política Energética Nacional, não surtiu o efeito esperado nas normas instrumentais das políticas públicas propostas para o setor. Há necessidade do campo jurídico dialogar com outros campos de conhecimento, com vistas a incorporar fatos alheios ao Direito em suas aplicações da norma no mundo concreto

Adjustment of water-crop production models for ratoon sugarcane

Production models need to be tested at different locations to be used as an agricultural planning tool. Hydric relations and performances of water-crop production models were used to estimate ratoon sugarcane yield along nine production cycles, in Paranavaí, Paraná State, Brazil. The crop reference and real evapotranspiration, soil water storage, water deficit and surplus were evaluated. The "Stewart" and "Jensen" models showed the best performance to estimate ratoon sugarcane yield. Water availability in the first development phase of ratoon sugarcane has the greatest influence on yield

Métodos alternativos de estimativa da evapotranspiração de referência anual e nas diferentes estações do ano em Curitiba-PR, Brasil

Curitiba-PR é um grande centro consumidor de alimentos, sua região metropolitana produz hortifrutigranjeiros durante o ano inteiro e quase a totalidade dos agricultores utiliza irrigação, sendo esse o principal custo da produção. No entanto, em muitos locais, por serem de difícil acesso, há carência de dados climáticos para obtenção da evapotranspiração de referência (ETo) por modelos consagrados, gerando a necessidade de testar modelos alternativos para essa estimativa que é tão importante para determinar a demanda hídrica vegetal na região, diminuindo os custos de produção e maximizando o uso eficiente da água. Teve-se como objetivo no presente trabalho avaliar cinco métodos alternativos (Thornthwaite, Camargo, Hargreaves e Samani, Budyko e Linacre) de estimativa da ETo em relação ao método de Penman-Monteith em Curitiba-PR, anualmente e nas diferentes estações do ano. Os dados climáticos compreenderam o período de 1998 a 2007. Os dados foram analisados por meio do coeficiente de correlação (R), índices de concordância e desempenho, e estimativas dos erros. O método de Camargo, seguido de Thornthwaite, demonstram melhor desempenho para estimativa anual da ETo em Curitiba-PR, necessitando pequena quantidade de dados de entrada para uma estimativa adequada. Considerando as estações do ano, os melhores métodos para o verão são Linacre, Camargo e Thornthwaite, para o outono é Camargo, para o inverno são Camargo, Linacre e Thornthwaite, e para a primavera são Linacre e Camargo. Os métodos de Hargreaves e Samani, e Budyko são inadequados para estimar a ETo para o tipo climático Cfb na região de Curitiba-PR

Componentes hídricas prováveis e zoneamento de risco agroclimático para o Estado do Paraná

Orientador: Jorge Luiz Moretti de SouzaCoorientador: Alexandre Cândido XavierTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo . Defesa : Curitiba, 20/02/2018Inclui referênciasÁrea de concentração: Qualidade, manejo e conservação do solo e da água.Resumo: Teve-se como objetivo no presente trabalho avaliar métodos alternativos para estimar a evapotranspiração de referência (ETo), determinar os valores prováveis das componentes do balanço hídrico agrícola (BHA), bem como estabelecer o zoneamento de risco agroclimático para as culturas milho e soja no Estado do Paraná. O trabalho foi estruturado em quatro capítulos: Métodos alternativos de estimativa evapotranspiração de referência para os principais tipos climáticos do Paraná; Precipitação pluviométrica e evapotranspiração de referência prováveis no Estado do Paraná; Balanço hídrico agrícola provável para as culturas milho e soja no Estado do Paraná; Zoneamento de risco agroclimático para as culturas milho e soja no Estado do Paraná. A área de estudo considerou todo o Estado do Paraná, os dados climáticos foram disponibilizados por diferentes instituições de pesquisa. As séries temporais tiveram 34 anos (1980 a 2013), e foram espacializadas em grid regular de 0,25º x 0,25º, por meio dos melhores interpoladores obtidos por validação cruzada. A ETo foi estimada com o método de Penman-Monteith ASCE. Foram testados cinco métodos alternativos de estimativa da ETo. O BHA foi calculado para as culturas milho e soja, com o modelo AquaCrop, considerando variáveis climáticas, pedológicas e culturais. As componentes hídricas - precipitação (P), ETo, evapotranspiração da cultura (ETc), evapotranspiração real (ETr), déficiência hídrica (Def) e armazenamento de água no solo (S) - foram calculadas com periodicidade diária, depois agrupadas em decêndios e ajustadas a funções densidade de probabilidade (fdp's) para estabelecer os valores de ocorrência a diferentes níveis de probabilidade. As componentes hídricas foram espacializadas utilizando interpolação com krigagem ordinária. O método de Hargreaves-Samani tem melhor desempenho entre os métodos testados para estimar a ETo, para os principais tipos climáticos do Estado do Paraná, e o método de Camargo fornece menores erros. As fdp's Gama e Exponencial são as que melhor se ajustam à precipitação decendial, enquanto as fdp's Gama e Normal se ajustam à ETo e às componentes de saída do balanço hídrico (S, ETr, Def). Por outro lado, a distribuição Uniforme teve baixa frequência de ocorrência, podendo ser descartada para ajustes futuros. Considerando todo o Estado do Paraná, em média, a cultura da soja tem menor problema com restrição hídrica em relação ao milho, se semeada no decêndio 29 (08 a 17 de outubro), considerando cenário intermediário de disponibilidade hídrica (ETr25% - P75%). Em média, considerando os riscos hídricos e térmicos, os decêndios 30 (18 out) e 35 (07/dez) são os mais favoráveis à semeadura do milho e soja no Estado do Paraná, respectivamente, persistindo até meados de Janeiro. A principal diferença das metodologias de zoneamentos de risco climático de entidades públicas governamentais está no uso da probabilidade para estimar os valores de ocorrência das variáveis climáticas. Palavras-chave: Balanço hídrico agrícola. Função densidade de probabilidade. Zoneamento agrícola. Evapotranspiração. Aquacrop.Abstract: This study aimed to evaluate alternative methods for estimating reference evapotranspiration (ETo) to determine the probable values of the components of the agricultural water balance (AWB), as well as to establish the agroclimatic risk zoning for the crops corn and soybean in the Paraná State. The work was structured in four chapters: Alternative methods of reference evapotranspiration for the main climatic types of Paraná; Probable precipitation and reference evapotranspiration in the Paraná State; Probable agricultural water balance for crops corn and soybean in the Paraná State; and, Agroclimatic risk zoning for crops corn and soybean in the Paraná State. The study area considered the entire Paraná State, climatic data were available by different research institutions. The time series were 34 years (1980 to 2013), spaced in a regular grid of 0.25º x 0.25º, using the best interpolators obtained by cross-validation. The ETo was estimated using the Penman-Monteith ASCE method. Five alternative methods of estimating ETo were tested. The AWB was calculated for crops corn and soybean, using the AquaCrop model, considering climatic, pedological and crop variables. The water components - precipitation (P), ETo, crop evapotranspiration (ETc), real evapotranspiration (ETr), water deficit (Def), soil water storage in the root zone (S) - were calculated daily, then grouped in tendays and adjusted to probability density functions (pdf's) to establish the occurrence values at different probability levels. The water components were spatialized using interpolation with ordinary kriging. The Hargreaves-Samani method performs better among the methods tested to estimate ETo, for the main climatic types of the Paraná State, and the Camargo method provides smaller errors. The pdf's Gamma and Exponential are the ones that were best adjusted to the decendial precipitation, while the pdf's Gamma and Normal adjusted to ETo and the AWB output components (S, ETr, Def). On the other hand, the pdf Uniform had a low frequency of occurrence and could be discarded for future adjustments. Considering the whole of the Paraná State, on average, soybean has less problem with water restriction than corn, if sown in deccenial 29 (October 08 to 17), considering an intermediate scenario of water availability (ETr25% ? P75%). On average, considering the water and thermal risks, the deccenials 30 (18/oct) and 35 (07/dec) are the most favorable to the sowing of corn and soybean in the Paraná State, respectively, and persist until mid January. The main difference between the methodologies of climate risk zoning of public governmental entities is in the use of probability to estimate the occurrence values of the climatic variables. Keywords: Agricultural water balance. Probability density function. Agricultural zoning. Evapotranspiration. Aquacrop

Agricultural automation: the reinsertion of the sugacane workers in Brazil's sugar an ethanol industry

Teve-se como objetivos neste trabalho analisar aspectos referentes à subordinação dos cortadores de cana aos capitais agroindustriais e financeiros, à causa da dependência por políticas sociais e à indagação sobre a contribuição para o êxodo rural e o crescimento não planejado da população urbana. Para a análise utilizou-se pesquisa bibliográfica de artigos, livros, revistas, entre outros, além da pesquisa in situ nas usinas canavieiras e sindicatos de trabalhadores rurais. O problema da alta taxa de desemprego dos cortadores só tende a piorar se soluções mais eficientes não forem tomadas.The goal of this paper is to analyze aspects related to the subordination of sugarcane farm workers to the agro-industrial and financial capital, the dependence this population on social policies and the question about the contribution to the rural exodus and the unplanned growth of the urban population. For the analysis we used bibliographic research of articles, books and magazines. In addition, we performed a field research in sugarcane usines and rural workers unions. The problems of high unemployment amog them only tends to get worse if more efficient solutions are not taken

Crop coefficient in different densities of Pinus taeda

We analyzed the crop coefficient (Kc) of Pinus taeda within different planting densities in order to understand the effect of density population over the maximum water consumption, which will help us to improve its general values presented in the literature. The soil water balance was carried out over a year in a six years-old commercial pine forest in Southern Brazil. Soil water content was measured at different depths and Kc was estimated by the well-known ETc/ETo ratio, and by an alternative method based on wind speed, relative humidity, and plant height. The treatments consisted of different tree cover proportions: T100 (100% cover – standard planting cover, spacing 2.0 x 3.0 m – 1667 trees ha-1), T75 (75% cover), T50 (50% cover), T25 (25% cover), and T0 (no cover – clearcutting).  Analysis of variance was carried out with Tukey's test at 1% of probability. Tree cover did not affect the Kc for Pinus taeda. However, we observed significant lower Kc under full cover. As opposed to the recommended value for pine (Kc = 1), our results indicated average Kc equal to 2.12 in subtropical humid climate type. However, it was not possible to estimate a satisfactory value of Kc from climatic variables for the subtropical humid climate type

Métodos alternativos de evapotranspiração de referência para os principais tipos climáticos do Paraná

The objective of this work was to define the best alternative methods for estimating the reference evapotranspiration (ETo) in the main climatic types (Cfa and Cfb) of the state of Paraná, Brazil. The methods tested were Budyko, Camargo, Hargreaves-Samani, Linacre, and Thornthwaite, which were compared to the ETo calculated with the Penman-Monteith ASCE (EToPM) method, between 1986 and 2015, in eight meteorological stations. The performance of the alternative methods was obtained from the coefficient of determination (R2), index “d” of agreement, index “c” of performance, and root mean square error (RMSE). The Hargreaves-Samani method has a better performance in estimating the ETo for the main climatic types in the state of Paraná. The Camargo method allows smaller errors between the standard values of ETo, obtained with the Penman-Monteith method, and the estimated values. The methods of Thornthwaite, Linacre, and Budyko are not adequate to estimate the ETo in any climatic type of the state of Paraná, Brazil.O objetivo deste trabalho foi definir os melhores métodos alternativos de estimativa de evapotranspiração de referência (ETo), para os principais tipos climáticos (Cfa e Cfb) do Estado do Paraná. Foram testados os métodos de Budyko, Camargo, Hargreaves-Samani, Linacre e Thornthwaite, os quais foram comparados com a ETo calculada com o método de Penman-Monteith ASCE (EToPM), entre 1986 e 2015, em oito estações meteorológicas. O desempenho dos métodos alternativos foi obtido por meio do coeficiente de determinação (R2), do índice “d” de concordância, do índice “c” de desempenho e da raiz quadrada do erro médio (RMSE). O método de Hargreaves-Samani tem melhor desempenho na estimativa da evapotranspiração de referência para os principais tipos climáticos do Paraná. O método de Camargo possibilita menores erros entre valores padrão de ETo, obtidos com o método Penman-Monteith, e os valores estimados. Os métodos de Thornthwaite, Linacre e Budyko não são adequados para estimar a ETo em nenhum tipo climático do Estado do Paraná