Calibração do modelo CSM-CERES-Sorghum para avaliação dos impactos das mudanças climáticas | Calibration of CSM-CERES-Sorghum model for assessment of impacts of climate changes

O presente trabalho teve como objetivos calibrar e avaliar o modelo CSMCERES-Sorghum e aplicá-lo para simular produtividades e cenários de épocas de semeadura considerando duas séries de clima atual com base em observações (INMET) e utilizando um modelo climático (ECHAM-atual). Com o objetivo de estudar o efeito da variação climática na produtividade do sorgo, fez-se uso de uma série climática que leva em consideração as futuras emissões de gases de efeito estufa a partir do cenário econômico A1B (ECHAM-futuro). Três regiões que compreendem os municípios de Sete Lagoas (MG), Janaúba (MG) e Rio Verde (GO) foram avaliadas. Os resultados mostraram que o modelo CSM-CERES-Sorghum foi capaz de simular corretamente o ciclo fenológico da cultivar BRS 310, com datas de emergência, iniciação da panícula, floração e maturidade fisiológica semelhantes às datas observadas em plantios irrigados realizados nos três municípios. Também simulou adequadamente as variáveis de crescimento (índice de área foliar e número de folhas por colmo) e produtividade de grãos. Ao se comparar os resultados das produtividade médias simuladas a partir da série histórica do INMET e considerando-se regime de sequeiro, notou-se que o município de Sete Lagoas foi o que apresentou os maiores rendimentos de grãos. Rio Verde apresentou valores intermediários e Janaúba foi o local que apresentou os menores valores médios de produtividade. As diferenças nos resultados foram atribuídas aos padrões climáticos distintos entre os três municípios, principalmente em termos de temperatura do ar e disponibilidade hídrica para a cultura. Ao simular uma condição de produtividade potencial, em que os efeitos de estresses hídricos e nutricionais foram desconsiderados, houve uma inversão entre as posições ocupadas por Rio Verde e Janaúba, enquanto Sete Lagoas manteve-se em primeiro lugar. A produtividade potencial em Janaúba superior à obtida em Rio Verde foi explicada pela diferença entre a radiação solar entre esses dois municípios. No que tange às variações climáticas futuras, considerando-se um nível de significância de 5%, para Janaúba e Sete Lagoas as médias de produtividade simuladas a partir da série ECHAM-atual e da série ECHAM-futuro não foram estatisticamente diferentes. Já para o município de Rio Verde ocorreu uma redução significativa nas produtividades médias simuladas a partir da série climática ECHAM-futuro em relação às simuladas considerando a série ECHAM-atual. No cenário futuro, a cultura do sorgo ficou condicionada ao efeito negativo do encurtamento do ciclo devido ao aumento de temperatura do ar e ao efeito positivo da fertilização do CO2 reduzindo o estresse hídrico nas fases mais críticas da cultura. Esses efeitos distintos fizeram com que as diferenças entre as médias das produtividades obtidas a partir das séries atual e futura não fossem significativas em dois dos três municípios analisados. Outro fato interessante foi a distribuição da precipitação na série futura, na qual a estação seca se tornou mais seca e a estação chuvosa ainda mais chuvosa. Estas variações nas distribuições da chuva entre as séries ECHAM-atual e ECHAM-futuro indicam que no futuro possivelmente a semeadura do sorgo será realizada mais tardiamente nos três sítios avaliados.

This study aimed to calibrate and evaluate the CSM-CERES-Sorghum model and apply it to simulate yield scenarios and sowing dates considering two current weather series based on observations (INMET) and using a climate model (ECHAM-current). In order to study the effect of climatic variation in the sorghum yield, a climatic series that takes into account the future emissions of greenhouse gases based in the economic scenario A1B (ECHAM-future) was used. Three regions which include the municipalities of Sete Lagoas (MG), Janaúba (MG) and Rio Verde (GO) were evaluated. The results showed that the CSM-CERES-Sorghum model was able to simulate the phenological cycle of cultivar BRS 310 correctly, with emergence dates, panicle initiation, anthesis and physiological maturity with similar dates of those observed in the irrigated plantings performed in the three municipalities. It also properly simulated the growth variables (leaf area index and number of leaves per stem) and grain yield. When simulated results of average yields were compared using INMET historical series, under rainfed conditions, the municipality of Sete Lagoas was the one with the highest grain yield. Rio Verde location showed intermediate values and Janaúba was the site with the lowest average for grain yield. Such differences in the results were attributed to distinct weather patterns between the three municipalities, mainly in terms of air temperature and water availability to crop. When simulating a condition of potential yield, in which water and nutrients stress were disconsidered, there was a switch in the positions occupied by Rio Verde and Janaúba, while Sete Lagoas remained in first place. The higher potential yield of Janaúba when compared to Rio Verde was explained by the difference in solar radiation between these locations. With respect to future climate changes, and considering 5% of significance level, the average yields for Sete Lagoas and Janaúba, simulated by ECHAM-current and ECHAM-future series, were not statistically different. On the other hand, it was observed a significant reduction in average yields simulated by ECHAM-future when compared with those simulated by ECHAM-current for Rio Verde location. For the future scenario, sorghum crop was submitted to the negative effect of a shortest cycle due to the increase in air emperature and, the positive effect of CO2 fertilization reducing water stress in the most critical phases of the crop. Such distinct effects led to nonsignificant differences between the avarage yields obtained from current and future series in two out of the three locations analyzed. Other interesting fact was the rain distribution in future series, in which the dry season became drier and the rainy season wetter. These variations in the rainfall distributions between ECHAM-current and ECHAMfuture series indicates that in the future the sow of sorghum will be possibly performed later in the three studied sites.

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