Consumo de água e componentes da evapotranspiração da cultura do trigo em diferentes cenários climáticos: uma aproximação ao modelo SIMDualKc | Water consumption and evapotranspiration components of wheat crop in different climate scenarios: an approximation of the SIMDualKc model

Water is an abiotic factor, essential in several biological, physiological and chemical processes of plants in general, directly interfering in crops potential yield. Thus, quantifying the plant water requirements in order to avoid losses due to water deficit, especially in the phenological stages that directly affect productivity and grain quality, is necessary. The objectives of this study were: (a) to evaluate the soil water balance during the whole crop cycle of wheat in two climatic scenarios (temperate and tropical), aiming to identify the occurrence of water stress in the period in which yield and grain quality are affected and (b) to calibrate and validate the SIMDualKc soil water balance model to estimate evapotranspiration (ETc) and soil evaporation (Es) during the wheat development cycle and; (c) to evaluate water use and wheat crop grain yield in dry and humid climate scenarios, including the derivation of the basal crop coefficients (Kcb), according to climatic variability of each site. Field studies were carried out in a dry (Cerrado - Scenario I) and wet (Santa Maria - Scenario II) region, using wheat, irrigated by sprinkling, in the 2017 and 2018 crop growing seasons. The water balance model SIMDualKc was used to simulate soil water balance in both scenarios. The results showed good agreement between the observed and simulated values of soil available water (ASW), with a regression coefficient (b0) ranging from 1.00 to 0.99 for Scenario I and II, respectively, a coefficient of determination (R2) equal of 1.00 and an average RMSE (root mean square error) of 4.90 mm. The calibrated and validated Kcb values were 0.1 and 0.15 for the initial phase (Kcb ini), 0.9 and 1.0 for the intermediate phase (Kcb mid) and, in the final stages, the values were 0.25 for both scenarios. The result of the soil water balance showed that wheat cultivated in the Brazilian Cerrado (dry climate) presented higher water use (ETc), when compared to wheat cropped in the South region (humid climate). A slight water deficit was observed in the 2017 growing season, nearly at the end of the reproductive stage, in both areas, stage as there is a higher crop water demand, which resulted in a reduction in grain yield. Results also had shown that the SIMDualKc model was an appropriate tool for scheduling and management the irrigation events, as well as for improving crop and water productivity upon wheat in contrasting climatic scenarios in Brazil.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

A água é um fator abiótico, essencial em diversos processos biológicos, fisiológicos e químicos das plantas em geral, interferindo diretamente no potencial produtivo das culturas. Assim, quantificar a demanda hídrica da cultura, a fim de evitar perdas por déficit hídrico, principalmente nos estádios fenológicos que afetam diretamente a produtividade e a qualidade dos grãos, se faz necessário. Os objetivos deste estudo foram: (a) avaliar o balanço hídrico durante o ciclo da cultura do trigo cultivado em dois cenários climáticos (temperado e tropical), visando identificar a ocorrência de stress hídrico no período em que o rendimento e qualidade dos grãos são afetados;(b) calibrar e validar o modelo de balanço hídrico SIMDualKc para estimar a evapotranspiração (ETc) e a evaporação do solo (Es) durante o ciclo de desenvolvimento do trigo e; (c) avaliar o consumo de água e rendimento de grãos da cultura do trigo em cenários de clima seco e úmido, incluindo a derivação dos coeficientes de cultura basal (Kcb), de acordo com variabilidade climática de cada local. Estudos de campo foram conduzidos em região seca (Cerrado - cenário I) e úmida (Santa Maria - cenário II), com a cultura do trigo, irrigada por aspersão, nas safras agrícolas de 2017 e 2018. Utilizou-se o modelo de balanço hídrico SIMDualKc, para simular o balanço hídrico do solo em ambos os cenários. Os resultados demostraram boa concordância entre os valores observados e simulados de água disponível no solo (ASW), com um coeficiente de regressão (b0) de 1,00 e 0,99 para o Cenário I e II, respectivamente, um coeficiente de determinação (R2) igual a 1,00 e um RMSE médio de 4.90 mm. Os valores de Kcb calibrados e validados foram de 0,1 e 0,15 para a fase inicial (Kcb ini), 0,9 e 1,0 para a fase intermediária (Kcb mid) e, na fase final, os valores foram de 0,25 para os cenários I e II, respectivamente. O resultado do balanço hídrico demostrou que o trigo cultivado no Cerrado brasileiro (clima seco) apresentou maior consumo de água (ETc), quando comparado com à região Sul (clima úmido). Um leve déficit hídrico foi observado no ano de 2017, no estádio fenológico reprodutivo, nas duas áreas estudadas, período em que ocorre maior demanda hídrica da cultura, o que acarretou em redução no rendimento de grãos. O modelo SIMDualKc apresentou-se como uma ferramenta apropriada para a calendarização e manejo de eventos de irrigação, assim como, para a melhoria na produtividade da água para a cultura do trigo em cenários climáticos contrastantes no Brasil.