Climatic risk for sugarcane and complementary irrigation strategies for then minimization in different Brazilian regions

A cana-de-açúcar é uma das culturas de maior importância social, econômica e ambiental para o Brasil. Com o aumento da demanda de etanol pela frota crescente de veículos flexfuel e com preço atrativo do açúcar, a cultura vem se expandindo de forma desordenada no país. Assim como as demais culturas, a cana-de-açúcar é dependente das condições climáticas para seu desenvolvimento, as quais são os principais fatores de risco para a cultura. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi determinar o risco climático para a cultura da cana-de-açúcar em diferentes regiões brasileiras, com foco nas áreas de expansão, e estabelecer os benefícios de diferentes estratégias de irrigação complementar no incremento de produtividade. Para tanto, utilizou-se o modelo CSM-CANEGRO parametrizado para as condições brasileiras para simular a produtividade da cana-planta de 12 meses em 30 localidades de diferentes regiões do Brasil, com condições agroclimáticas distintas, empregando-se séries históricas de dados meteorológicos, de 1981 a 2010, e para três tipos de solos com diferentes características, em termos da capacidade de retenção de água. A partir dos valores estimados de produtividade potencial (PP) e atingível (PA) foram definidos dois cenários de risco climático de acordo com os níveis de eficiência climática (?), dada pela razão entre PA e PP, sendo um cenário otimista (? >= 0,65) e um conservador (? >= 0,45). Além disso, foram simulados cinco diferentes condições de irrigação complementar, com lâminas fixas de 30 mm e variando-se o número de irrigações, de zero (sequeiro) a cinco (150 mm no ciclo), durante a estação seca de cada localidade. Os resultados mostraram que mesmo com banco de dados meteorológicos restrito, foi possível caracterizar o clima das principais tradicionais e de expansão da cana-de-açúcar. O modelo CSM-CANEGRO apresentou bom desempenho em estimar a produtividade comercial da cana-de-açúcar em diferentes ambientes, com uma Raiz Quadrado do Erro Médio da ordem de 15 t ha-1. O modelo, ainda, foi capaz de simular o efeito dos diferentes tipos de solo e datas de plantio na produtividade potencial e atingível da cana-de-açúcar, o que possibilitou se caracterizar as diferenças nos riscos climáticos associados à cultura da cana-de-açúcar em diferentes regiões do Brasil. A região de maior risco climático foi Petrolina, PE, enquanto que as regiões de menores riscos foram aquelas em que as chuvas eram mais intensas, como em Recife, PE, e Araguaína, TO. Por meio das simulações considerando as diferentes estratégias de irrigação, foi possível se observar que a resposta da cana-planta de 12 meses à irrigação complementar depende da combinação entre lâmina aplicada, tipo de solo e data de plantio. Os maiores incrementos de produtividade se deram no solo de textura arenosa, já que nessas condições o déficit hídrico é maior. No entanto, na grande maioria das localidades analisadas, o incremento de produtividade médio para as lâminas aplicadas, de 30 a 150 mm, não passaram de 30%, sendo a única exceção a região de Petrolina, PE.Sugarcane is a crop of major social, economic and environmental importance for Brazil. The increasing demand by ethanol for the national flex fuel cars and the attractive sugar prices in the international market is making this crop to expand in a disorderly manner in the country. As well as the other crops, sugarcane requires specific climatic conditions to develop and produce, which are the main source of risk for this crop. Based on that, the objective of this study was to determine the climatic risk for sugarcane crop in different Brazilian regions, mainly for the areas to where the crop is expanding recently, and to evaluate the benefits of different complementary irrigation strategies for yield increase. For that, the model CSM-CANEGRO, parameterized for Brazilian conditions, was used to simulate the 12-month plant cane crop yield for 30 locations in different regions of Brazil, with varied climates, using a historical climate series from 1981 to 2010 and three types of soils, with distinct soil water holding capacities. With the simulated potential (PP) and attainable (PA) yield data two scenarios of climatic risk were defined, according to the climatic efficiency (?), one optimistic (? >= 0.65), and other conservative (? >= 0.45). Besides, five different complementary irrigation scenarios were simulated, with a fixed irrigation depth of 30 mm, and with the number of irrigations ranging from zero (rainfed crop) to five (150 mm per cycle), during the dry season of each location. The results showed that even with restricted climate series was possible to characterize the climatic conditions of the traditional and expanding sugarcane areas. The CSM-CANEGRO presented a satisfactory performance to estimate the operational sugarcane yield in different environments, with a Root Mean Square Error of about 15 t ha-1. The crop model was also able to simulate the potential and attainable yield for different soil types and planting dates, which makes possible to characterize the climatic risks associated to the sugarcane crop in the different Brazilian regions. The region with the highest risk was Petrolina, PE, whereas the smallest risk was observed where the rainfall was more intense, as in Recife, PE, and Araguaína, TO. Based on the simulations with the different complementary irrigation strategies, it was possible to understand that the 12-month plant cane response to water depends on the combination among amount of water, soil type and planting date. The highest yield increments were observed in the sandy soils, since this is the condition where the water deficit is more intense. However, for the majority of the locations evaluated, the average yield increment for the irrigation depth applied, between 30 and 150 mm, were not greater than 30%, with the only exception for Petrolina, PE