Photosynthesis in scenarios of climate change: adapting a model for the potential productivity of sugar cane

Nos últimos anos, tem se observado uma grande preocupação com a resposta das culturas agrícolas aos possíveis aumentos da temperatura do ar e da concentração de CO2 na atmosfera. Uma das dificuldades de se realizar tais estudos são os modelos de fotossíntese, que não foram desenvolvidos considerando o efeito do aumento na concentração de CO2 na produtividade das culturas. Com o objetivo de simular produtividade potencial para cenários futuros, foi analisado um modelo com adaptações às condições de mudanças climáticas, o qual se destaca por incluir detalhadamente as reações bioquímicas de processos como a carboxilase e o transporte de elétrons, além de incorporar a temperatura média e a concentração de CO2, variáveis marcantes no cenário futuro. Nesta pesquisa, foram utilizados dados meteorológicos diários, valores de taxas de fotossíntese e produtividade, obtidos em um experimento realizado em SP (SOUZA, 2007), além de dados de temperatura do ar e CO2 projetados pelo modelo ECHAM5/MPI-OM (cenário A1B), em simulações para o período 2005-2020. Os resultados demonstram que o modelo responde satisfatoriamente ao aumento de CO2 e temperatura do ar. Foi feita a projeção da produtividade potencial da cultura da cana-de-açúcar para as cidades de Ribeirão Preto e Piracicaba. Foram analisadas duas metodologias, a primeira considerando graus dias, o aumento da temperatura encurtou o ciclo da cultura e consequentemente a produtividade diminuiu. Ribeirão Preto teve as maiores variações com uma queda na produtividade no ano de 2012 de 49%, quando comparado com 2005. A segunda metodologia considerando o ciclo da cana-de-açúcar fixo, mostra que o aumento da temperatura e do CO2 causará acréscimos na produtividade da referida cultura. Nas duas cidades, os maiores valores de produtividade foram observados nos anos de 2011 e 2012, períodos de maior temperatura média e invernos mais quentes da série. A estimativa é de que nesses períodos, a produtividade potencial possa atingir valores até 66% maiores, quando comparados com os valores referentes de 2005. Os resultados mostraram que o modelo estudado apresenta-se como alternativa a modelos convencionais, alertando sobre as diferenças nas duas metodologias.It has been observed in the last years an increasing concern about agriculture crop s responses due to the higher temperature and CO2 concentration in the atmosphere. What made this job even harder were the photosynthesis models which weren t developed considering a higher CO2 concentration effect on the crop productivity. In order to simulate potential productivity of future scenarios, a model was analyzed with adjustments to the climate change, which sticks out for including biochemical reactions with details on processes such as carboxylation and electron transports, besides having the average temperature and CO2 concentration, important variables in the future scenario. It was used in this research daily meteorological informations, photosynthesis rate values and productivity as well, were obtained in a experiment in SP(Souza, 2007), and also air temperature data and CO2 projected by the model ECHAM5/MPI-OM ( scenario A1B) in simulations between 2005-2020. The results confirm the models answers well the CO2 and the air temperature increasing. The potential productivity projection of sugar cane was studied in the cities of Ribeirão Preto and Piracicaba. Two methodologies were made, the first one considering day degrees, the temperature increasing reduced the crop cycle and due to that, a smaller productivity. Ribeirão Preto had the biggest differences with 49% productivity reduction in 2012 when compared to 2005. The second methodology considering a constant sugar cane cycle, shows the temperature and CO2 increasing will cause a bigger productivity on the crop. The biggest productivity values were found in both cities in 2011 and 2012, the highest average temperature period and hottest winters in the series. The estimative of these periods, the potential productivity can reach values up to 66% higher than 2005 values. The results confirm that the studied model presented as an alternative to conventional models, warning about the differences between the two methodologies.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio