Análise de sensibilidade, calibração e validação da produtividade do trigo com o modelo Aquacrop na região dos Campos Gerais

Orientador: Prof. Dr. Jorge Luiz Moretti de SouzaCoorientador: Dr. Rodrigo Yoiti TsukaharaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa : Curitiba, 31/08/2018Inclui referênciasResumo: . A utilização de modelos computacionais para estimar o rendimento de cultivos agrícolas contribui significativamente na adoção de alternativas de plantio e manejo de culturas. A principal vantagem da utilização da modelagem na agricultura está relacionada ao planejamento da safra antes da implantação a campo, sendo possível ajustar técnicas para melhorar o rendimento final. Além disso, o uso dos modelos consolidados dispensam experimentos com práticas a campo, que demandam tempo relativamente longo. Porém, sua utilização muitas vezes apresenta certa complexidade. A principal limitação consiste na disponibilidade dos dados de entrada, os quais geralmente são de difícil obtenção e custo elevado, exigindo do usuário conhecimento detalhado para compreensão da funcionalidade do modelo. Na busca por solucionar limitações, a Food and Agriculture Organization desenvolveu o modelo de cultivo AquaCrop. A consolidação do modelo AquaCrop deve-se ao menor número de parâmetros e variáveis de entrada necessárias, as quais requerem métodos simples de determinação. O programa é composto por parâmetros conservativos e não conservativos. O AquaCrop é atualmente muito utilizado para diversas culturas e localidades, porém sua utilização no cenário brasileiro ainda é limitada, principalmente com a cultura do trigo. Com isso, teve-se por objetivo no presente trabalho determinar atributos físico-hídricos de três tipos de solos, para realizar a análise de sensibilidade, calibrar e validar o modelo AquaCrop para a cultura do trigo, nas condições edafoclimáticas da região dos Campos Gerais, Estados do Paraná e São Paulo. O trabalho foi estruturado em três capítulos, sendo: i) O Capítulo I consistiu em avaliar os atributos físico-hídricos dos solos de Arapoti e Ponta Grossa, Estado do Paraná, e Itaberá, Estado de São Paulo. Para tal, foram coletadas amostras deformadas e indeformadas em três camadas de solo. Os valores médios dos atributos obtidos para Itaberá e Ponta Grossa foram inseridos no programa AquaCrop; ii) No Capítulo II foram realizadas análises de sensibilidade dos parâmetros do AquaCrop para a cultura do trigo. Os dados de clima foram provenientes das estações agrometeorológicas de Castro e Ponta Grossa, Estado do Paraná, e Itaberá, Estado de São Paulo. Os dados das culturas foram provenientes dos protocolos de dados da Fundação ABC e da literatura. Os dados de solo foram obtidos em análise laboratorial para Itaberá e Ponta Grossa e de um estudo anterior para Castro. Parâmetros referentes ao manejo do solo foram selecionados das opções do programa, considerando condições não limitantes ao crescimento e desenvolvimento da cultura. As análises de sensibilidade foram realizadas para a cultivar TBIO Sinuelo, nas três localidades, no ano agrícola de 2014; iii) Com os parâmetros mais sensíveis obtidos foi realizado o Capítulo III, que consistiu na calibração e validação do AquaCrop para a cultura do trigo. Na calibração, verificou-se a impossibilidade de se estabelecer um único valor para cada parâmetro. Os coeficientes de determinação (r 2) e índice "d" obtidos apresentaram excelentes resultados, com perfeita correlação positiva para todas as cultivares e localidades. A validação apresentou desempenhos variando entre "péssimo" a "ótimo", indicando a necessidade de mais experimentos e ausência de períodos de estiagem para as simulações. Palavras-chave: Modelagem, relações hídricas, cultivo agrícola, desempenho, Triticum aestivum.Abstract: The use of computational models to estimate the agricultural crop yield contributes significantly to the adoption of planting alternatives and crop management. The main advantage of modeling in agriculture is related to the crop planning before field deployment, and it is possible to adjust techniques to improve final yield. In addition, the use of consolidated models dispenses experiments with field practices, which require relatively long time. However, the use often presents a certain complexity. The main limitation is the availability of input data, which are usually difficult to obtain and costly, requiring the user have knowledge detailed to understand the model functionality. In seeking solutions to these limitations, the Food and Agriculture Organization developed the AquaCrop cultivation model. The consolidation of AquaCrop model is related to the smaller number of parameters and input variables, which require simple methods for determination. The program is composed of conservative and non-conservative parameters. AquaCrop is currently widely used for various crops and localities, but in the Brazilian scenario is still limited, mainly with wheat. The aim of this study was to determine the physical and hydraulic properties of three types soils, to perform the sensitivity analysis, calibrate and validate the AquaCrop model for wheat crop, under the edaphoclimatic conditions in the Campos Gerais region, States of Parana and São Paulo. The work was structured in three chapters: i) The Chapter I consisted to determine the physical and hydraulic properties of the soils in Arapoti and Ponta Grossa, Paraná State, and Itaberá, São Paulo State. For this, disturbed and undisturbed soil samples were collected in three soil layers. The average values of the soil attributes obtained for Itaberá and Ponta Grossa were inserted in the AquaCrop program; ii) In Chapter II, sensitivity analyzes of AquaCrop parameters for wheat crop were carried out. The climate data were obtained from the Agrometeorological stations of Castro and Ponta Grossa, Paraná State, and Itaberá, São Paulo State. The crop data were obtained from the ABC Foundation protocols and from the literature. Soil data were obtained in laboratory analysis for Itaberá and Ponta Grossa and an earlier study for Castro. Parameters related to soil management were selected from the program options, considering non-limiting conditions to the crop growth and development. The sensitivity analyzes were carried out for TBIO Sinuelo cultivar, in the three localities in the agricultural year of 2014; iii) With the most sensitive parameters obtained the Chapter III were realized, which consisted in the calibration and validation of AquaCrop for wheat crop. In the calibration it was verified the impossibility of establishing a single value for each parameter. The determination (r 2) and "d" index coefficients obtained presented an excellent result, with a perfect positive correlation for all cultivars and localities. The validation presented performances ranging from "poor" to "optimum", indicating demand of more experiments and absence of drought periods for the simulations. Keywords: Modeling, water relations, crop cultivation, performance, Triticum aestivum