Test and analysis of agrometeorological models for predicting coffee (C. arabica L.) crop production based on soil water availability

O cafeeiro arábica é afetado nos seus diversos estádios fonológicos pelas condições meteorológicas, em especial pela disponibilidade hídrica do solo, a qual se constitui no principal condicionante de sua produtividade. Além desse tipo de condicionamento, as condições de clima interferem na bienalidade produtiva, na qualidade do produto e na sustentabilidade dessa cultura. Essa bienalidade de produção do cafeeiro em função das variáveis climáticas, tem sido pouco estudada apesar de sua importância. Modelos matemáticos agrometeorológicos que relacionam a fenologia, a bienalidade e a produtividade do cafeeiro variedade Mundo Novo foram desenvolvidos e testados para as condições do Estado de São Paulo, durante os anos agrícolas de 1951/52 a 1962/63 em Campinas, de 1983/84 a 1992/93 em Gália e de 1966/67 a 1973/74 em Mococa. Os modelos baseiam-se na penalização da produtividade potencial em função da produtividade do ano anterior e das relações ER/EP (evapotranspiração real e potencial) derivados de balanços hídricos decendiais sequenciais ocorridos durante estádios fonológicos, considerando 16 combinações diferentes. A penalização é feita à medida que haja restrição hídrica para a planta durante os diferentes estádios fonológicos, considerando coeficientes (ky) de resposta da planta ao suprimento hídrico e índices (λ) de sensibilidade ao fator hídrico obtidos a partir de modelos aditivos ou multiplicativos. Inicialmente a produtividade do ano anterior não foi considerada nos modelos, porém o desempenho obtido nas parametrizações foi ruim, já que a acentuada oscilação anual da produtividade não permite a correlação das variáveis nas regressões lineares. Com a inclusão da produtividade do ano anterior, representada pelo coeficiente (ky0) e índice (λ0), houve melhora significativa nos coeficientes de determinação (R2) em todos os locais considerados. Os melhores resultados provenientes do teste dos modelos considerando análise geral para as três localidades foram obtidos pelo modelo aditivo, para a combinação trimestral ago/set/out (dormência das gemas/início do florescimento), nov/dez/jan (florescimento/formação do grão) e fev/mar/abr (formação do grão/maturação). As magnitudes dos valores de ky1 e ky2 revelaram que a produtividade do cafeeiro é particularmente sensível ao estresse hídrico durante os estádios fenológicos do florescimento e formação do grão. Os coeficientes relativos à produtividade do ano anterior (kyO) apresentaram, em todos os locais, grande influência sobre a produtividade na maioria das combinações.This study describes a new method to reliably monitor and assess drought propable impact on coffee yields just before the beginning of the maturation growth stage. A good model requires the evaluation of the sensitive indices and test for a specific variety and region. Phenological and yield data for Mundo Novo cultivar were taken from experiments conducted at Campinas (1951/63), Mococa (1967/74), and Gália (1983/93) Instituto Agronômico Experimental Stations The models tested are based in the penalization of the crop yield potential according the previous yield and the ER/EP relation (actual/potential evapotranspiration) derived by 10-day soil water balance occurred during different growth stages. These ratios were weighted by derivation of crop phase yield-response coeficients (ky values) and sensitive indices (λ values) in additive and multiplicative type models. Based on the model' s statistics, the additive type models presented better performance than the multiplicative type models. The additive model which considers the crop phases combination (D3): "bud dormancy/flowering beginning" (Aug/Sep/Oct), "flowering/grain formation" (Nov/Dec/Jan) and "grain formation/maturation" (Jan/Feb/Mar) presented the best performance. An analysis of the ky values show that this combination gives higher weigth to the water relations during the flowering and grain formation (fruit set). Toe previous yield coeficients presented (ky0) high values for all models tested