Efeito das mudanças climáticas sobre a demanda de água para irrigação e o rendimento de grãos da cultura da soja na bacia do rio Potiribu, Rio Grande do Sul

Abstract

O impacto das mudanças climáticas sobre o rendimento e a demanda de água para irrigação das culturas dependerá da direção e magnitude das mudanças nos regimes de temperatura e precipitação, assim como da capacidade de cada cultura para assimilar o aumento da concentração atmosférica de CO2. Neste trabalho, o modelo agro-hidrológico AquaCrop Versão 4.0 foi calibrado satisfatoriamente para simular o rendimento de grãos de soja na bacia do rio Potiribu, Rio Grande do Sul. O modelo calibrado foi utilizado para avaliar os efeitos das mudanças de temperatura, precipitação e concentração de CO2 sobre o rendimento de grãos e a demanda de água para irrigação dessa cultura. O modelo foi calibrado a partir da comparação entre rendimentos simulados e observados em um histórico de dez safras do período 2003/2004 – 2012/2013. Posteriormente, o rendimento foi simulado para um conjunto de dez safras do período 2046/2047 – 2055/2056, assumindo quatro diferentes projeções climáticas. Duas projeções climáticas corresponderam às do modelo de circulação global CCCMA CGCM3.1 para os cenários de emissões A1B e B1. As outras duas projeções corresponderam às do modelo CNRM-CM3 para os mesmos dois cenários de emissões. Para as quatro projeções climáticas assumidas, os resultados das simulações com o modelo AquaCrop Versão 4.0 revelaram que o rendimento médio de grãos de soja para o período 2046/2047 – 2055/2056 aumentará em comparação com a média do período 2003/2004 – 2012/2013. Além disso, os resultados indicaram que a demanda de água para irrigação diminuirá. Isso ocorreu devido a três razões. Primeiro, o incremento da concentração atmosférica de CO2 aumentou a eficiência do uso da água por parte da cultura. Em segundo lugar, o incremento ou melhor distribuição temporal da precipitação durante o ciclo de crescimento diminuíram o estresse hídrico da cultura em comparação com o período de referência (2003/2004 – 2012/2013). Por último, as mudanças das temperaturas máximas e mínimas não causaram estresse térmico da cultura. Finalmente, a contribuição do efeito estimulador do CO2 sobre o incremento do rendimento médio foi estimada na faixa de 428 a 600 kg/ha.

The impact of climate change on crop yields, and on crop irrigation water demands will depend on the direction and magnitude of the changes. These changes include: variations in temperature and rainfall patterns, and higher concentrations of CO2 in the atmosphere. In this study, the agro-hydrological model AquaCrop Version 4.0 was successfully calibrated to simulate soybean yield in the Potiribu River watershed, located in the Rio Grande do Sul state. The calibrated model was used to assess the impact of changes in temperature, rainfall and CO2 concentration on the crop yield and on the net irrigation water requirement. The model was calibrated comparing simulated and observed yields, in a set of ten growing cycles during the period 2003/2004 – 2012/2013. Then, the crop yield was simulated for a new set of ten growing cycles for the period 2046/2047 – 2055/2056. For the latter period, four different climate projections were assumed. Two projections were based on the global circulation model CCCMA CGCM3.1, for the A1B and the B1 emission scenarios. The other two projections were based on the global circulation model CNRM-CM3, for the same two emission scenarios. For all the assumed climate projections, the results of the agro-hydrological simulations disclosed an increase in the average crop yield for the period 2046/2047 – 2055/2056, compared to the average yield of the period 2003/2004 – 2012/2013. In addition, the results revealed a reduction in the net irrigation water requirement. These findings were due to three reasons. First, the increase in the atmospheric CO2 concentration enhanced the crop water use efficiency. Second, the increase or better temporal distribution of rainfall during the growing cycle reduced the incidence of water stress. Last, the changes in maximum and minimum air temperatures did not cause thermal stress during the growing cycle. Finally, the contribution of the stimulating effect of elevated CO2 on the average crop yield increment was estimated in the range 428 – 600 kg/ha.