Parametrização e validação do modelo AquaCrop para a cultura da cana-de-açúcar

Abstract

Atualmente e, provavelmente, no futuro, a agricultura irrigada terá que se adequar à realidade da escassez de água. A falta d’água para irrigação será a regra e não a exceção. O foco do manejo da irrigação será distinto do atual, enfatizando a produção por unidade de área, para a maximização da produção por unidade de água consumida, o que já ocorre em diversas áreas. Para avaliar os efeitos do estresse hídrico e otimizar o uso da água, em condições limitantes, melhorando a sustentabilidade e rentabilidade da produção agrícola serão cada vez mais utilizados os modelos de simulação e crescimento de culturas. A organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO), atenta à essa necessidade, desenvolveu um modelo de simulação de resposta de produção à necessidade hídrica das culturas (AquaCrop). No presente estudo, o AquaCrop foi parametrizado e validado para as cultivares RB92579, RB867515, RB93509, SP81-3250, SP79-1011 e CTC9 de cana-de- açúcar (Saccharum officinarum L.), utilizando o conjunto de dados de seis experimentos realizados em diferentes regiões do Brasil. Em Coruripe-AL, a cultura foi conduzida sob sequeiro e, em Carpina-PE, Rio Largo-AL e Juazeiro- BA, a cultura foi conduzida com irrigação, sendo que em Goianésia-GO, por sua vez, foram utilizados diferentes regimes hídricos: sequeiro com aplicação de 100 mm de salvamento, irrigação correspondente a 50% da ITN e 100% da ITN. A avaliação do modelo foi feita utilizando o coeficiente de determinação (r2), índice de Willmott (d), índice de eficiência de Nash-Suctlife (E) e a raiz do erro quadrático médio (REQM), como indicadores estatísticos. Bons resultados foram obtidos na parametrização e validação do modelo, apresentando pequenos erros na simulação da produção de biomassa seca da parte aérea e na biomassa final. Todavia, constataram-se os maiores erros na simulação da cobertura do solo pelo dossel, nas condições de sequeiro. O modelo não foi capaz de representar o fenômeno de aumento na produção de sacarose, no final do ciclo, com a acurácia e a precisão desejadas. A limitação do modelo advém do fato de que o mesmo não fornece a produção de colmo (TCH) nem a produção de sacarose, fazendo necessária a utilização de índices de umidade e particionamento da biomassa, para a conversão da biomassa seca total em TCH. Observou-se uma variação nos valores de produtividade da água (WP) entre cultivares, o que contradiz a premissa dos autores do modelo, de que este parâmetro pode ser aplicado a uma ampla gama de cultivares. A facilidade de uso do modelo AquaCrop, o pequeno número de parâmetros de entrada e os pequenos erros de estimativa da biomassa final fizeram o modelo atuar como uma valiosa ferramenta para estimar a produtividade da cultura sob condições de sequeiro e/ou irrigação com déficit, além de permitir diferentes estratégias de gestão da água na agricultura, visando a melhorar a eficiência do uso da água, pelas culturas.

Currently, and probably in the future, irrigated agriculture will need to fit the reality of water scarcity. The lack of water for irrigation will be the rule and not the exception. The focus of irrigation management will change, emphasizing the production per unit of area for maximizing production per unit of water consumed, ie, water productivity, which already occurs in several areas. Simulation and crop growth models will be increasingly used to evaluate the effects of water stress and optimize the use of water in limiting conditions, improving the sustainability and profitability of agricultural production. The organization of the United Nations for Food and Agriculture (FAO), attentive to this need, developed a simulation model of yield response to crop water requirement (AquaCrop). In the present study, AquaCrop was parameterized and validated for RB92579, RB867515, RB93509, SP81-3250, SP79-1011 and CTC9 of sugarcane (Saccharum officinarum L.) cultivars using the data set from six experiments in different regions of Brazil. In Coruripe-AL, the culture was conducted under rainfed and Carpina-PE-AL Rio Largo and Juazeiro-BA, the culture was conducted under irrigation, and in Goianésia-GO different water regimes were used: rainfed with application of 100 mm of water, irrigation corresponding to 50% of total irrigation needed (ITN) and 100% of ITN. The evaluation of the model was made using the coefficient of determination (r2), Willmott index (d), the efficiency index of Nash-Suctlife (E) and the root mean square error (RMSE) as statistical indicators. Good results were obtained in the parameterization and validation of the model, showing small errors in the simulation of dry above ground biomass of and in the final biomass, but found the biggest mistakes in the simulation of ground cover by the canopy, in rainfed conditions. The model has not been able to represent the phenomenon of the increase in sucrose production by the end of the cycle with the desired accuracy and precision. The limitation of the model is that it does not provide the production of stem (TCH) and the production of sucrose. Therefore, it is necessary the use of humidity indexes and the partitioning of biomass for conversion of total dry biomass in TCH. There was a variation in the values of water productivity (WP) among cultivars, which contradicts the premise of the authors of the model, that this parameter can be applied to a range of cultivars. The ease of use of AquaCrop model, the small number of input parameters and small errors of estimative final biomass made the model serve as a valuable tool for estimating crop yield under rainfed conditions and/or irrigation deficit that enables different strategies for water management in agriculture, to improve the efficiency of water use by crops.