Climate change and impacts on water requirement of permanent crops in the Jaguaribe Basin, Ceará, Brazil

O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos das mudanças climáticas na demanda de água para irrigação de culturas perenes, na Bacia do Jaguaribe, no Estado do Ceará. Foi empregado o sistema integrado de modelagem regional PRECIS ("Providing Regional Climates for Impact Studies"), e aplicado o método de redução de escala de bacia hidrográfica, com as condições de contorno do modelo climático regional (HadRM3P). Foi utilizado um conjunto de climatologia de base do modelo de 1961 a 1990 e de projeções climáticas futuras. As coordenadas geográficas da região em estudo foram consideradas para interpolação num sistema de informação geográfica. A evapotranspiração de referência foi estimada por meio de dados da temperatura média mensal. As mudanças climáticas projetadas aumentaram a demanda projetada de água para irrigação, porque a evapotranspiração foi estimada para aumentos de 3,1 a 2,2% e a precipitação pluvial foi estimada para diminuições de 30,9 a 37,3%. O aumento da necessidade hídrica foi estimada em 32,9% a 43,9%, para o ano de 2040, conforme o cenário analisado.The aim of this study was to estimate climate change impacts on irrigation water demand for permanent crops. The PRECIS (Providing Regional Climates for Impact Studies) system was applied, and downscaling techniques were used at the river basin level, with the boundary conditions of the regional climate model (HadRM3P). A climate data set was generated for 1961 to 1990 (baseline) and for future climate projections. The regional geographical coordinates were considered for interpolation in a georeferenced coordinated system. The reference evapotranspiration was estimated through data of monthly average temperature. Projected climate change increased projected irrigation water demand, because evapotranspiration was estimated to increase by 3.1 to 2.2% and rainfall was estimated to decrease by 30.9 to 37.3%. The 2040 water need was estimated to increase by 32.9% to 43.9%, according to the analyzed scenario

Modeling future carbon stock in melon cultivation agroecosystems under different climate scenarios

O cultivo intensivo do melão é baseado em modelos convencionais de monocultivos, os quais podem utilizar de forma ineficiente os recursos naturais e, associados ao manejo inadequado, contribuir para alterações climáticas. O principal objetivo deste estudo foi modelar o estoque de carbono futuro em agroecossistemas no cultivo de meloeiro sob diferentes cenários climáticos. O estudo foi conduzido no Campo Experimental Bebedouro da Embrapa Semiárido, Petrolina/PE, em área cultivada com melão amarelo, cv. Gladial e foram considerados oito ciclos de cultivo. O delineamento experimental foi composto de dois tipos de manejo de solo (com e sem revolvimento), dois tratamentos utilizando adubos verdes compostos de 14 espécies com diferentes proporções de leguminosas, gramíneas e oleaginosas e a vegetação espontânea, contendo quatro repetições divididos em blocos casualizados. Após 70 dias de desenvolvimento as plantas foram cortadas e depositadas no solo. Dados de temperatura e precipitação foram adquiridos dos modelos climáticos BCC CSM, MIROC5, CESM1-BGC, IPSL CM5B LR e HADGEM2-AO, seguindo os cenários climáticos RCP 4.5 e 8.5. O estoque de carbono (C) foi estimado até o ano de 2071 usando o modelo RothC. O tratamento com predominância de leguminosas e sem revolvimento aumentou o estoque de C no solo independentemente do cenário climático. O revolvimento do solo não favoreceu o acúmulo de C, fazendo com que nenhum dos tratamentos alcançasse o mesmo estoque que a Caatinga. No cenário RCP 4.5 o modelo MIROC5 favoreceu o maior acúmulo de C no solo; já os menores estoques de C ocorreram nos modelos CESM1-BGC e IPSL CM5B LR sob o cenário RCP 8.5.Intensive melon cultivation is based on conventional monoculture models that can inefficiently use natural resources, which, combined with inadequate management, contribute to climate change. The main objective of this study was to model the future carbon stock in melon cultivation agroecosystems under different climate scenarios. The study was conducted at the Bebedouro Experimental Field of Embrapa Semi-arid, Petrolina/PE, Brazil, in an area cultivated with yellow melon cv. Gladial, and eight cultivation cycles were considered. The experimental design was composed of two types of soil management (with and without tillage), two treatments using green manures consisting of 14 species with different proportions of legumes, grasses and oilseeds, and spontaneous vegetation, containing four replications divided into randomized blocks. After 70 days of development, the plants were cut and placed in the soil. Temperature and precipitation data were acquired from the BCC-CSM, MIROC5, CESM1-BGC, IPSL-CM5B-LR, and HadGEM2-AO climate models, following the RCP 4.5 and 8.5 climate scenarios. The carbon (C) stock was estimated until the year 2071 using the RothC model. The treatment with a predominance of legumes and no rotation increased the C stock in the soil, regardless of the climate scenario. The soil tillage did not favor C accumulation, meaning that none of the treatments reached the same stock as the Caatinga. The MIROC5 model in the RCP 4.5 scenario favored greater C accumulation in the soil, while the lowest C stocks occurred in the CESM1-BGC and IPSL-CM5B-LR models under the RCP 8.5 scenario

Climate change and irrigation water demand impacts on Jaguaribe basin

As mudanÃas climÃticas tÃm potencial de alterar os processos do ciclo hidrolÃgico tais como precipitaÃÃo que afeta o escoamento superficial temperatura e umidade relativa que por sua vez possuem estreita relaÃÃo com evaporaÃÃo e vazÃo em corpos hÃdricos e evapotranspiraÃÃo das plantas TambÃm podem afetar a disponibilidade e a demanda de Ãgua para a agricultura irrigada a qual depende da evaporaÃÃo e precipitaÃÃo O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos das mudanÃas climÃticas na demanda de Ãgua para irrigaÃÃo na Bacia do Jaguaribe no Estado do Cearà Foi empregado o sistema integrado de modelagem regional PRECIS (Providing Regional Climates for Impact Studies) submetido ao mÃtodo de reduÃÃo de escala dinÃmica utilizando o modelo climÃtico regional HadRM3P com as condiÃÃes de contorno do modelo global HadAM3P do Hadley Centre Foi utilizado um conjunto de climatologia de base do modelo de 1961 a 1990 e de projeÃÃes climÃticas futuras As coordenadas geogrÃficas da regiÃo em estudo foram consideradas para interpolaÃÃo num sistema de informaÃÃo geogrÃfica A evapotranspiraÃÃo de referÃncia foi estimada pelo mÃtodo simplificado de Penman Monteith FAO utilizando-se dados mÃnimos As mudanÃas climÃticas projetadas foram mapeadas e indicaram aumentos na demanda de Ãgua para irrigaÃÃo porque a evapotranspiraÃÃo foi estimada em aumentar de 11 a 12% e a precipitaÃÃo pluvial foi estimada em reduzir entre 31 a 37 O aumento da necessidade hÃdrica bruta mÃdia foi estimado em 30% e 31% respectivamente para o ano de 2040 conforme o cenÃrio analisado (A2 e B2) Apesar das mudanÃas climÃticas impactarem no aumento de demanda de Ãgua para irrigaÃÃo a anÃlise de sensibilidade indica que a mesma à mais sensÃvel à eficiÃncia de aplicaÃÃo final de irrigaÃÃo que aos efeitos das mudanÃas climÃticas revelando ser uma importante medida adaptativa a ser consideradaClimate change has a potential to impact hydrological cycle processes such as rainfall that affects run off temperature and air humidity which are related to evaporation river flow and plant evapotranspiration They may also affect water availability and crop water requirement The purpose of this research was to assess climate change impacts on irrigation water demand on Jaguaribe river basin Cearà future scenarios derived from the PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) using boundary conditions of the HadAM3P global circulation model submitted to a dynamic downscaling nested to the Hadley Centre regional circulation model HadRM3P Monthly time series for average temperature and rainfall were generated for 1961 to 90 (baseline) and for the future (2040) The reference evapotranspiration was estimated using Penman Monteith FAO methodology using limited climate data Projected climate change impacts were mapped and show an increase on irrigation water demand as a result of evapotranspiration (increase from 11 to 12%) and rainfall trend (decrease from 31 to 37%) Impacts were mapped over the target region by using geostatistics methods An increase of the average irrigation water needs was estimated to be 30% and 31% higher for 2040 A2 and B2 scenarios respectively Even though it has been shown that climate change has impacted the irrigation water demand increase, sensitivity analysis has indicated that water demand is more sensible to final irrigation efficiency revealing itself as an important adaptation measure to be considere

EXPLAINING THE WATER-HOLDING CAPACITY OF BIOCHAR BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPE IMAGES

Biochar is a solid material formed during biomass thermochemical decomposition processes. This organic compound has particular properties that may cause effects on soils depending on its feedstock and processing conditions. Thus, the characteristics and purpose of use of this material must be recognized prior to its use. Two types of biochar, derived from different wood sources, were compared, one from caatinga biome species and another from cashew trees. Two species from caatinga biome were used, jurema-preta (Mimosa tenuiflora Willd. Poir.), and marmeleiro (Croton sonderianus Müll. Arg.). This study aimed to identify the best biochar material regionally available to increase water-holding capacity in the soil, based on laboratory tests and microstructural porosity evaluation. Biochar from Caatinga wood demonstrated an improved water-holding capacity if compared to cashew wood biochar. The particle diameters of 2 and 4 mm showed the highest levels, which were 2,268 g.g-1 for caatinga wood and 0.574 g.g-1 for cashew wood biochars, respectively. While the smaller quantities of macropores and a larger number of micropores (smaller radius) could explain the higher water-holding capacity for biochar from caatinga wood, the thick lignified cell walls of biochar from cashew wood support the idea of a hydrophobic effect contributing to water lower holding capacity

Produção de alpínia sob cultivo protegido em função do espaçamento e da adubação em região litorânea do Estado do Ceará

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de doses de NPK e espaçamento entre plantas sobre a produção de hastes de Alpinia purpurata cv. red ginger, sob cultivo protegido, nas condições de litoral do Ceará

Caracterização de hastes de alpínia sob cultivo protegido em função do espaçamento e da adubação em região litorânea do Estado do Ceará

O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito de três densidades de plantio e três níveis de adubação sobre as características de hastes de Alpinia purpurata, variedade red ginger, em cultivo protegido na região litorânea do Estado do Ceará.

Estimativa da evapotranspiração e coeficiente de cultivo da Heliconia bihai L., cultivada em ambiente protegido.

O trabalho foi desenvolvido em ambiente protegido, do tipo telado, no Campo Experimental do Curu, região litorânea do Estado do Ceará, e teve como objetivo estimar a evapotranspiração e os coeficientes de cultivo da Heliconia bihai L. empregando o método do balanço hídrico e a vapotranspiração de referência (ETo) estimada pelo método de Penman-Monteith-FAO e tanque Classe A. Utilizou-se na cultura o espaçamento de 2,00 m entre fileiras por 1,00 m entre plantas e irrigação por microaspersão. A taxa média de ETc foi de 2,3 mm dia-1, totalizando 174,7 mm para todo o período. Com relação às fases fenológicas da cultura, observou-se uma ETc 2,2 mm dia-1 durante a fase F2 (10% até 80% de cobertura vegetal); 2,3 mm dia-1 na fase F3 (80% de cobertura até o inicio da floração) e 2,5 mm dia-1 na fase F4 (início da floração até a colheita). Os valores de coeficientes de cultivo (Kc) foram maiores quando a ETo foi estimada pelo tanque Classe A, em relação aos valores da ETo estimados pelo método de Penman-Monteith-FAO. Empregando o primeiro método, os valores de Kc foram 0,80; 1,20 e 1,20, enquanto para Penman-Monteith-FAO foram 0,60; 0,80 e 0,80, nas fases F2; F3 e F4, espectivamente

Estimativa da Et o pelo modelo Penman-Monteith FAO com dados mínimos integrada a um Sistema de Informação Geográfica Estimating Et o using Penman-Monteith FAO model with minimum data integrated with a Geographic Information System

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a metodologia de estimativa da Et oPM utilizando dados mínimos integrados a um Sistema de Informação Geográfica, na bacia do Jaguaribe, Ceará. Foi utilizado o sistema integrado de modelagem regional PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies), versão 1.2, utilizando as condições de contorno do Modelo Climático Global, HadAM3P, acoplado ao Modelo Climático Regional (HadRM3P), através da técnica dinâmica de redução de escala (downscaling). Dados mensais de temperaturas máxima e mínima e precipitação foram gerados para o período de 1961-1990, os quais foram analisados quanto a sua variabilidade espacial (latitude/longitude), utilizando-se geoestatística (krigagem). Para validação, foi aplicada regressão linear entre Et oPM estimada com dados mínimos e estimada com dados medidos através de uma estação meteorológica de referência. A média da Et oPM anual estimada com dados mínimos situou-se em 1.719 mm. A metodologia funcionou satisfatoriamente na região estudada, considerando-se os resultados da regressão (coeficiente angular de 0,95, coeficiente de determinação de 0,902, resíduos menores que 0,45 mm dia-1 e Raiz do Quadrado Médio do Erro (RQME) igual a 0,067 mm dia-1).<br>The objective of this work was to evaluate Et oPM using limited climate data integrated with a Geographic Information System in the Jaguaribe basin, Ceará State, Brazil. Regional climate modeling system PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies), using boundary conditions of the Hadley Centre Atmospheric Model version 3 - HadAM3, nested to the Hadley Centre Regional Circulation Model - HadRM3P, was used. Monthly time series for minimum and maximum temperature and rainfall were generated for the 1961-1990 period. Variables were analyzed according to spatial variability using kriging geostatistics methodology. A validation was performed, correlating Et oPM estimated with minimum data and with a complete dataset from a reference weather station by linear regression. Average annual estimated Et oPM was 1,719 mm, mapped over the target region. It was demonstrated that the limited data methodology worked satisfactory for the region (linear coefficient of 0.95, determination coefficient of 0.902, errors less than 0.45 mm day-1 and root square error of 0.067 mm day-1)

The use of numerical modelling to assess soil water dynamics in subsurface irrigation

ABSTRACT Knowledge of soil water dynamics is essential for establishing appropriate methods of irrigation management. Water dynamics in unsaturated soils is a complex process that can be explained by the Richards equation. As this is a non-linear differential equation, there is no analytical solution, but requires the use of the finite element method, for example, to obtain solutions, where simulations using numerical modelling make it possible to predict the the flow of water from the soil. As such, the aim of this study was to evaluate a 2D numerical model in simulating water distribution and wet bulb formation resulting from a subsurface irrigation system, in addition to validating the generated model. The Pearson correlation coefficient (r), the coefficient of determination (R2) and the root-mean-square error (RMSE) were calculated. For each treatment, both during and after irrigation, the model showed a small relative error, high values for R2 and a positive correlation with the field data. It was concluded that the model is applicable to the design and management of subsurface irrigation systems, varying the installation depth of the drip tube, the spacing between emitters and the soil moisture, giving good results for the various simulated scenarios

Estratégias de manejo de água em caupi irrigado Strategies of irrigation scheduling in cowpea

Este trabalho foi conduzido no período de setembro a dezembro de 1997, numa área irrigada da Fazenda Experimental do Vale do Curu, pertencente à Universidade Federal do Ceará, no município de Pentecoste, CE, localizada a 100 km de Fortaleza. O objetivo do experimento foi avaliar a utilização do tensiômetro de mercúrio, do Tanque Classe A e da equação de Hargreaves, na determinação da lâmina de água a ser aplicada na irrigação. O delineamento foi inteiramente casualizado, com três tratamentos e quatro repetições, enquanto os tratamentos foram representados pelos três diferentes métodos de estimação citados, de quando e quanto irrigar (Tratamento 1 - Tensiômetro; Tratamento 2 - Tanque Classe A e Tratamento 3 - equação de Hargreaves) e a cultura utilizada foi o caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp) para consumo em estado verde, cultivar João Paulo II, no espaçamento de 0,90 x 0,40 m, com duas plantas por cova, irrigada por aspersão convencional. A análise dos resultados constatou uma economia de água no tratamento 1, de 28 e 23%, em relação aos tratamentos 2 e 3, respectivamente, e também evidenciou a inexistência de diferenças significativas entre as produtividades alcançadas em todos os tratamentos. O tensiômetro pode ser indicado como instrumento de racionalização do uso da água em irrigação.<br>A field study was conducted from September to December 1997 at the Federal University of Ceará Experimental Farm in Pentecoste, Brazil. The irrigation scheduling was based on a tensiometer, Class A pan evaporation and Hargreaves equation. The purpose of the research was to evaluate the three treatments (Treatment 1 - tensiometer, Treatment 2 - pan evaporation and Treatment 3 - Hargreaves equation) with four replications in a completely randomized design. Sprinkler irrigated cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp), cultivar João Paulo II for fresh consumption was grown on the experimental area. Plants were spaced at 0.90 x 0.40 m, maintaining two plants per hole. Crop yield showed no significant difference, although using the tensiometer to schedule irrigation, the water consumption was 28 and 30% lower compared to the Class A Pan Evaporation and Hargreaves equation, respectively. The tensiometer may be indicated as an instrument for saving water in irrigation scheduling