Avanço da fronteira agrícola na Amazônia: impactos no balanço de energia e simulação do crescimento e rendimento

Abstract

Nos últimos anos tem-se verificado um continuo avanço da fronteira agrícola na região Amazônica, onde se aponta o monocultivo da soja como o principal condicionante. Diante da necessidade de se compreender as respostas desta cultura às condições climáticas da região Amazônica, e também pela necessidade de se avaliar quais os possíveis impactos ambientais gerados por este novo modelo de uso da terra na região realizou-se um experimento micro/ agrometeorológico durante os anos de 2006, 2007 e 2008 no município de Paragominas, localizado na região nordeste do estado do Pará por esta região ter apresentado uma rápida expansão desta cultura nos últimos anos. Uma torre micrometeorológica de três metros de altura foi instalada no centro da área de estudo, cultivada com soja variedade Tracajá em uma extensão de 200 ha. Informações de crescimento da soja foram coletadas semanalmente em um experimento inteiramente casualizado com seis repetições, e a fenologia da cultura foi acompanhada diariamente seguindo a escala proposta por Fehr e Caviness (1977) em um experimento também inteiramente casualizado com diferentes tratamento (data de plantio) e 3repetições. O balanço de energia e a evapotranspiraçao da cultura foram obtidos por meio da razão de Bowen seguindo as recomendações de Perez et al. (1999). Um modelo mecanístico simplificado de crescimento e rendimento da soja foi parametrizado e calibrado para as condições ambientais da Amazônia e sua validação foi feita com dados de rendimento observados entre 2007 e 2009. Dados Soja; Amazônia; Energia; Agriculturareferentes a um ecossistema florestal foram utilizados nas discussões sobre os impactos da soja e obtidos na floresta nacional de Caxiuanã, localizado no setor central do estado do Pará. A produção de biomassa aérea e área foliar foram influenciadas pelas distintas condições climáticas entre os anos, embora o rendimento final não tenha sido muito diferente devido supostamente pela compensação na fixação de nitrogênio em 2007. A inclusão do efeito redutivo de elevadas temperaturas mostrou ser um método bastante eficiente para simular o desenvolvimento da soja nas condições térmicas da Amazônia reduzindo de 4,7 para 2,3 dias o erro (RMSE) na determinação da maturação fisiológica da soja. O consumo máximo de água ocorreu durante o período reprodutivo, com valor médio de 4,1 mm dia-1 durante o enchimento de grãos. Devido ao aumento gradual no albedo da superfície, o saldo de radiação apresentou redução ao longo do ciclo, sendo grande parte desta energia usada como calor latente principalmente entre as fases de florescimento e enchimento de grãos, havendo, porém um aumento no fluxo de calor sensível próximo da maturação. Durante o ciclo da cultura há uma redução de 16,6% no saldo de radiação e de 15,5% durante a entressafra, mas devido a elevada condutância estomática da soja observou-se impactos positivos no fluxo de calor latente em algumas fases da cultura comparada ao ecossistema de floresta. Por outro lado, há uma diminuição significativa no fluxo de calor latente e um aumento considerável no fluxo de calor sensível durante o período da entressafra comparado ao ecossistema florestal devido à ausência de cobertura vegetal. O modelo de crescimento e rendimento utilizado apresentou ótimo desempenho na simulação da evapotranspiração da soja, e principalmente na produção de área foliar, biomassa total e rendimento final nas condições climáticas da Amazônia. A simulação do rendimento da soja apresentou baixíssimos erros, com diferenças em relação aos dados observados menores que 10%. O modelo encontra-se parametrizado, calibrado e validado para as condições climáticas da Amazônia, e pode ser usado como ferramenta de apoio aos agricultores na tomada de decisões bem como ferramenta de ensino nas instituições de ensino de ciências agrárias da região.

In recent years there has been observed a continuous expansion of the agriculture frontier in the Amazon region, with the soybean monoculture as the main responsible. Because of the need to understand the responses of this culture to the Amazon climatic conditions, and also by the need to evaluate such possible environmental impacts generated by this new land use model in the region a micro/agrometeorological experiment was carried out during the years 2006, 2007 and 2008 in Paragominas, Para state, due to this region has been shown a rapid expansion of this crop in last years. A micrometeorological tower of three meters high was installed at the center of the experimental area, which was cultivated with soybean (variety Tracajá) in an extension of 200 ha. The soybean growth data were collected weekly in a completely randomized design with six replications, and the crop phenology was monitored daily following the scale proposed by Fehr and Caviness (1977) also in a completely randomized experiment with different treatment (planting date) and 3 replications. The energy balance andevapotranspiration were obtained through the Bowen ratio method following the recommendations of Perez et al (1999). A simplified xx mechanistic model of soybean growth and yield was parameterized and calibrated for environmental conditions in the Amazon and its validation was made with yield data obtained from 2007 to 2009. Data from a forest ecosystem were used during impacts discussions and it was obtained at Caxiuanã Forest, located in the central sector of the Para state. The biomass production and the leaf area were both influenced by differentweather conditions between years, although the final yield was not very different presumably because of the compensation in nitrogen fixation in 2007. The inclusion of the reductive effect of high temperatures proved to be a very efficient method to simulate the soybean development under such thermal conditions of the Amazon, reducing the error (RMSE) in determining the physiological maturity of soybean from 4.7 to 2.3 days. The maximum soybean water consumption occurred during the reproductive period, with a mean of 4.1 mm day-1 during the grain filling. Due to the gradual increase in surface albedo, the net radiation decreased over the cycle, with major of this energy used as latent heat mainly between flowering and grain filling stages, showing, however, an increase in sensible heat flux close to the maturity. The net radiation was reduced by 16.6% during the crop cycle and by 15.5% during the postharvest period, but because of its high stomatal conductance it was observed some positive impacts on the latent heat flux during specifics crop stages when compared to the forest ecosystem. On the other hand, there is a significant decrease in latent heat flux and a considerable increase in sensible heat flux during the “dry crop season” compared to the forest ecosystem due to absence of the vegetation cover. The soybean model used has shown excellent performance in simulating the soybean evapotranspiration, and especially the leaf area production, the total biomass and the final yield under such climatic conditions. The simulation of soybean yield had very low errors, with differences less than 10% compared to the observed data. The model is parameterized, calibrated and validated for the climatic conditions of the Amazonia, and can be used as a decision-supporting tool by farmers as well as a teaching tool in the agricultural sciences schools in the region.