Adaptation of the agroecological zone method for stochastic simulation of the maize crop productivity in the State of the Rio Grande do Sul, Brazil

Com os objetivos de (i) elaborar uma adaptação do método da zona agroecológica, proposto por De Wit, para estimar a produtividade potencial e deplecionada da cultura de milho, utilizando procedimento estocástico, no Rio Grande do Sul; e de (ii) testar procedimentos estocásticos (distribuição normal truncada, triangular assimétrica e triangular simétrica) para simular dados de temperatura e de insolação para estimar produtividade potencial e deplecionada da cultura de milho, foi desenvolvida uma metodologia computacional. A quantidade de energia solar disponível às plantas (em função da latitude, declinação solar e nebulosidade), bem como a capacidade de sua conversão em fotossintetizado, contabilizado em termos de carboidrato, possibilita prever produtividade potencial de grãos de milho. Sem limitação de água no solo, o CO2 assimilado é convertido em massa de carboidrato em função do índice de área foliar (IAF), temperatura, radiação solar absorvida. fotoperíodo e duração do ciclo. Considerando os fatores de correção quanto à respiração e ao IAF, pode-se transformar a massa de carboidrato total final em massa de matéria seca referente a cada órgão (folha, raiz, colmo e órgão reprodutivo), considerando-se as partições de fotoassimilados e a composição da matéria seca. A produtividade potencial (PP) foi calculada com base na fitomassa seca total, no índice de colheita e no teor de água nos grãos. O balanço hídrico cíclico (Thornthwaite & Mather, 1955) foi utilizado para estimar o armazenamento de água no solo no decêndio que antecede a semeadura de milho. O balanço hídrico seqüencial, com variação do coeficiente de cultivo (Kc), foi utilizado para estimar a evapotranspiração da cultura (ETc) e a real (ETr). A produtividade deplecionada foi estimada a partir dos valores de PP, ETr, ETc e do coeficiente de resposta da cultura (Ky). Os dados climáticos de 16 municípios no Rio Grande do Sul, a capacidade de água dispoível (50 mm) e procedimentos estocásticos (distribuição normal truncada, triangular assimétrica e triangular simétrica para simular dados de temperatura e de insolação), foram usados para estimar PP e deplecionada para cada localidade, em diferentes épocas de semeadura. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que: (i) a adaptação do método da zona agroecológica possibilita definir a ordem de grandeza das PP e deplecionada da cultura de milho, e produziu resultados coerentes com valores citados na literatura, identificando a melhor época de semeadura, e (ii) o procedimento estocástico pode ser utilizado nos seguintes casos: quando se dispõe de uma série histórica de temperatura, utiliza-se a distribuição normal truncada; quando não se dispõe de uma série histórica utiliza-se a distribuição triangular assimétrica, preferencialmente, ou a distribuição triangular simétrica.With de purpose of (i) adapting of the agroecological zone method, proposed by De Wit, to estimate potential and depleted corn crop productivity, using stochastic procedure, in the Rio Grande do Sul State, Brazil; and (ii) testing stochastic procedures (normal, and symmetric and non-symmetric distributions) to simulate air temperature and insolation data to estimate potential and depleted corn crop productivity, was developed a computational methodology. The amount of available solar energy to the plants (as function of the latitude, solar declination and cloudiness), as well as the capacity of energy conversion in photosyntates, computed in terms of carbohydrate, makes it possible to forecast corn productivity. Without soil water shortage the assimilated CO2 can be converted in mass of carbohydrate as a function of leaf area index (LAI), air temperature, absorbed solar radiation, photoperiod and cycle duration. Considering the correction factors related to respiration and LAI, this value can be converted into mass of carbohydrate, per hectare, produced during the cycle. To transform carbohydrate mass in dry biomass referring to each organ (leaf, root, stem and reproductive organs), the assimilates partition and dry matter composition. The potential productivity (PP) was computed using the total dry mass, harvest index and the grain water content. The water balance (Thornthwaite & Mather, 1955) was used to estimate the amount of soil water in the period before corn crop sowing date. The sequential water balance, with temporal variation of crop coefficient (Kc), was used to estimate crop (ETc) and actual (ETr) evapotranspirations. The depleted productivity was estimated using PP, ETr, ETc and the yield response factor (Ky) values. The climatic data of 16 counties in the Rio Grande do Sul State, the soil water holding capacity (50 mm) and stochastic procedures (normal and triangular distributions to simulate air temperature and insolation) were used to estimate PP and depleted corn productivity for each local in different sowing dates. The following conclusions can be reported: (i); the adaptation of the agroecological zone method allowed to calculate the PP and depleted productivity with coherent productivity values, as well as it identifies the best sowing date; and (ii) the stochastic procedure can be used in the following cases: the normal distribution approach can be utilized when air temperature historic series is available; and the triangular distribution (non-symmetric triangular distribution is preferable in relation to symmetric distribution) approach can be used when there is no historic series