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Agrometeorologia 2011

Tema 4 (11-18/04/2011)

O Clima e as Plantas Cultivadas

Conceito de tempo e de clima e sua importância para a agricultura. Meteorologia

agrícola; balanço da radiação na biosfera. Transferência de calor nas plantas e

os efeitos da radiação solar no crescimento e desenvolvimento das plantas;

fotoperíodismo; termoperíodismo. Temperatura do solo e rendimento durante as

fases vegetativa e reprodutiva. A geada como fenómeno agrometeorológico;

natureza dos danos e resistência das plantas às geadas; probabilidade de

ocorrência das geadas e o efeito do vento no crescimento das plantas.

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Recapitulando a aula anterior

Teste 1

Meteorologia Agrícola

Ecologia, Biologia e Agricultura

O Balanço da Energia

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Conceito de tempo e de clima e sua importância para a

agricultura.

Conceito de tempo e clima

O tempo para os meteorologistas tem o significado

de condições meteorológicas momentâneas ou

quase momentâneas, diferentemente do

entendimento mais popular que seria a sucessão

dos meses ou dos anos.

Sob esse ponto de vista as condições de tempo

podem ser entendidas como as flutuações nas

variáveis atmosféricas que ocorrem de um dia para

outro ou de uma hora para a outra.

Desta forma, o tempo é descrito por elementos

meteorológicos como temperatura, humidade

relativa, precipitação, vento etc.

As condições de tempo envolvem fenómenos

naturais que vão desde o céu claro a céu nublado,

uma brisa, entre outros.


Segundo a definição da WMO o tempo é o conjunto

das variáveis meteorológicas observadas num curto

espaço de tempo.

O conceito de clima pode ser entendido como uma

média das condições de tempo, não restrito à

medida das variáveis meteorológicas, mas

envolvendo a amplitude entre valores extremos.

A frequência da ocorrência dos fenómenos, alem

da sua localização geográfica também é

considerada quando se fala em clima.

Segundo a definição da WMO o clima é o conjuto

flutuante das condições atmosféricas,

caracterizadas pelos estados de evolução do tempo

numa determinada área.

Assim a principal diferença nos dois conceitos

reside no facto de o tempo (meteorológico) ser

específico de uma certa região enquanto a noção

de clima considera um horizonte de tempo

(cronológico) maior.


Ideias fundamentais do clima:

Expresssão de comportamento da atmosfera.

Constituído por flutuações.

Relacionado com uma região ou local.

Condições meteorológicas (atmosféricas)

representam o conjunto dos valores dos elementos

meteorológicos num dado período e local.

Importância do tempo e clima para a agricultura

Com o crescimento da população mundial e a

expansão da indústria, a limitação dos recursos

naturais tem sido uma das maiores preocupações

do Homem.

Outros factores concorrentes são:

Destruição das florestas.

Erosão dos solos.

Poluição do ar e da água.

Depósitos minerais empobrecidos.


Deste modo há necessidade de:

Alimentar em níveis mínimos a população

mundial em crescimento.

Aumentar a produção mundial de alimentos.

Minimizar as perdas na agricultura e na

actividade de pastagem.

Evitar a exploração indiscriminada dos

recursos naturais.

Conhecer cada vez melhor o ambiente em

que vivemos e usamos (solo, clima, água).

A climatologia pode contribuir para solucionar o

problema da escolha dos lugares para uma dada

cultura ou de uma cultura para um lugar.

Os serviços meteorológicos devem estar aptos para

satisfazer pelo menos quatro tipos de exigências

dos agricultores:

1. Previsão de tempo detalhadas na ocasião

exata e adaptadas para as operações

agrícolas comuns;

2. Serviços de extensão para ensinar aos

agricultores a usar as informações

relacionadas com as previsões;


3. Observações especializadas do clima no

lugar onde as culturas são realizadas;

4. Um sistema de comunicações para difundir as

imformações actualizadas sobre o clima

através da rádio, televisão, jornais, etc.

Exemplos de previsão de tempo para a agricultura

a. Probabilidade de ocorrência de chuvas.

b. Velocidade e direcção dos ventos.

c. Condições de secagem.

d. Ocorrência de orvalho.

e. Avisos especiais para a aviação

agrícola durante as épocas de

pulverização das culturas.

Dependendo dos casos estas previsões podem ser

de horas ate dias.

Os programas de pesquisa necessários para apoiar

os serviços de informação meteorológica para os

agricultores devem incluir:

1. Estudos micro-climáticos detalhados para

determinar as interacções entre os


parâmetros meteorológicos medidos e as

respostas das plantas;

2. Estudos do balanço da energia solar que

afecta evaporação da água do solo e

superfícies de água e transpiração das

plantas;

3. Estudos sobre a influencia dos parâmetros

meteorológicos na incidência de doenças e

pragas e consequências epidemiológicas

das infecções;

4. Estudo das relações dos parâmetros

meteorológicos sobre os problemas pré e

pós-colheitas, armazenamento e

trasnporte de produtos agrícolas em

relação a sua qualidade;

5. Estudo das relações dos factores

meteorológicos com incidência nos

incêndios de flores, pastagens, temporais,

etc.

Meteorologia Agrícola – TPC


Balanço da radiação na biosfera

Biosfera (Figura 1) é uma zona descontínua da Terra na qual se desenvolvem os seres vivos, e que abrange parte da crosta, da atmosfera e da hidrosfera - TPC.

Figura 1: Biosfera da Terra.

O Sol é a principal fonte de energia para a superfície da Terra.

A intensidade da energia solar (constante solar) é:

2 cal cm2min.

Os Processos de transferência de calor na atmosfera são: Condução, Convecção e Radiação.

Condução (de uma molécula para outra)

Metais: bons condutores.

Ar: mau condutor, menos importante para a atmosfera.

Convecção

Horizontal: advecção (mais importante), responsável pelas mudanças diárias do tempo.


Vertical (forçada): responsável pelas trocas de calor para cima da superfície.

Radiação (através das ondas)

Relação entre a radiação e a duração do brilho solar

Muitas estações meteorológicas registam a duração do brilho solar ou insolação.

De acordo com Angstron (1924)

Rs

Ro

a bn

N

Onde:

Rs é a radiação solar na superfície.

Ro é o total teórico da radiação que chegaria a

superfície na ausência da atmosfera.

n é a duração actual do brilho solar recebido.

N é a duração máxima possível do brilho solar ou duração do dia.

a e b são constantes.

Reflectividade da superfície das culturas

De acordo com Montheith (1959) a reflectividade pode ser denotada por:

Albedo: termo exclusivamente usado para a luz visível.

Coeficiente de reflexão: termo usado para a radiação total de onda curta.


Radiação emitida pela superfície terrestre (ou radiação de ondas longas)

Rt T4

Onde:

R t é a radiação terrestre emitida.

é a emissividade da superfície.

é a constante de Stefan-Boltzman =

8.17 1011

langley T4

m 1.

T é a temperatura absoluta.

Uma grande porção da radiação absorvida pela atmosfera é reirradiada de volta para a superfície e é conhecida como contra-radiação.

A contra-radiação atmosférica impede à superfície da Terra de um esfriamento excessivo à noite.

A intensidade da contra-radiação varia com a temperatura do ar, o vapor de água contido no ar e a cobertura das nuvens.

A diferença entre a radiação terrestre emitida e a contra-radiação é conhecida como a radiação efectiva.

Fórmulas de Brunt (1958)

Re T4

0.56 0.09 e 0.1 0.9n

N

Onde:

Re é a radiação efectiva emitida.

n N é a insolação relativa.


As constantes 0.56, 0.09, 0.1 e 0.9 variam de acordo com as condições climáticas.

Radiação líquida

A radiação líquida representa uma medida da energia disponível na superfície do solo, i.e, é a diferença entre o total do fluxo de radiação ascendente e descendente.

Rn 1 r Rs Re

Onde:

Rn é a radiação líquida.

r é o coeficiente de reflexão.

Rs é a radiação de onda curta.

Re é a radiação efectiva emitida em onda

longa.

Transferência de calor nas plantas e os efeitos da radiação solar no crescimento e desenvolvimento das plantas

Os mecanismos usados pelas plantas para atingir uma óptima eficiência fisiológica são: Radiação, Transpiração e Convecção.

Radiação

É o mecanismo mais importante dos três processos e existe sob duas formas.

o Radiação Solar: é absorvida pelas plantas de maneira diferente para cada comprimento de onda do espectro.

o Radiação térmica: é a energia emitida por qualquer objecto mais quente que o zero absoluto.

Transpiração

É o mecanismo segundo o qual as plantas libertam o excesso de calor, convertendo a


água das folhas em vapor de água que passa para a atmosfera.

Convecção

É o mecanismo que permite a transferência de energia entre as plantas e o ambiente.

Muitos processos fisiológicos das plantas dependem primariamente da temperatura e a temperatura duma planta é determinada pela sua relação com o ambiente.

Fotoperíodismo

Resulta da influência da duração do período diurno

sobre as plantas.

Sabe-se que alguns ramos de plantas colocadas

junto à janela crescem em direcção à luz.

Essa reacção chamada fototropismo constitui um

exemplo de como as plantas alteram o seu padrão

de crescimento em resposta à direcção da radiação

incidente.

O fototropismo é um exemplo do uso da luz como

um sinal ambiental (Figura 2).


Figura 2: Girasol.

Existem três tipos de plantas:

Plantas de dia curto – florescem com

fotoperíodos inferiores ao fotoperíodo crítico.

Exemplo da maioria das hortícolas.

Plantas de dia longas – florescem com

fotoperíodos superiores ao fotoperíodo crítico.

Exemplo da maioria dos cereais.

Plantas neutras ou indiferentes - florescem

independentemente do fotoperiodo ou que não

respondem a um determinado fotoperíodo, como

o tomateiro.


Termoperíodismo

É a influência das variáveis de temperatura, mais especificamente as temperaturas frias, sobre o comportamento das plantas.

Alguns vegetais como o trigo, por exemplo, necessitam de temperaturas frias para florescer e se desenvolver.

Esse processo, de submeter a planta para receber o frio necessário é chamado de vernalização.

Existem três tipos de termoperiodismo: o anual, o diário e o aperiódico.

Cada tipo equivale aos períodos de termoperiodicidade anual, diária ou aperiódica.

O termoperiodismo é importante na distribuição geográfica das culturas.

Temperatura do solo e rendimento durante as fases vegetativa e reprodutiva

Em muitas oportunidades, a temperatura do solo é de maior significação ecológica para a vida vegetal do que a temperatura do ar.

A temperatura do solo responde mais aos efeitos de insolação, topografia e outros efeitos semelhantes, podendo diferir muito da temperatura do ar.


A temperatura do solo particularmente extremas, influem na:

Germinação de sementes.

Actividade funcional das raízes.

Velocidade e duração do crescimento das plantas.

Ocorrência e severidade das doenças.

A temperatura do solo mede-se com termómetros de profundidade, por exemplo:

10cm

20cm

50cm

100cm

200cm

300cm.

O calor da superfície do solo é propagado para baixo na forma de ondas com amplitude decrescendo rapidamente com a profundidade.

A amplitude de temperatura para qualquer ponto abaixo de superfície é dada pela equação:

Rz R0 e z

Kh P

Onde:

R0 e Rz = amplitudes de temperatura na superfície.

e na profundidade z , respectivamente.

P = período de oscilação.

Kh = difusibilidade térmica do solo.

O ciclo de calor num dia ou ano se retarda e debilita com o aumento da profundidade.


O tempo de retardamento ( t 1 e t 2) do máximo e do

mínimo do ciclo de calor no solo é dado pela seguinte equação:

t 1 t 2 P

K h

Onde:

t 1 e t 2 = horas em que as temperaturas máximas

e mínimas são observadas nas profundidades z 1 e

z 2, respectivamente.

Diversos factores climáticos, como temperatura, radiação

solar e precipitação, afectam a taxa de crescimento e desenvolvimento das plantas, influenciando nas

actividades fisiológicas e interferindo directamente na

produção de grãos e matéria seca.

A temperatura exerce um efeito maior na taxa de

crescimento da cultura e nos processos de expansão e

extensão.

Temperaturas muito altas ou muito baixas podem retardar o desenvolvimento das plantas.

A luz também determina a taxa de crescimento destas,

principalmente em alguns estádios de desenvolvimento,

quando este será reduzido se houver pouca luz.

Após a emergência das plantulas, temperatura e luz

influenciam no rendimento, sendo a produção de matéria

seca quase proporcional a radiação interceptada durante o crescimento vegetativo.


Os processos de desenvolvimento, sensíveis e temperatura, podem ser divididos em duas categorias:

A primeira inclui a iniciação e o aparecimento de

folhas, processos que são independentes de luz e,

portanto, com taxa de crescimento mínimo quando

plantas são expostas a luminosidade normal no campo.

A segunda categoria inclui os processos reprodutivos, que determinam o potencial de

rendimento, expressado pelo número de espiguetas.

Nos ambientes de campo e condições controladas, o

número final de unidades reprodutivas depende tanto da taxa de crescimento da planta (e, portanto, normalmente

da irradiância) quanto da temperatura.

O número final de folhas e o tempo para antese (abertura

das inflorescências) estão relacionados com o tempo

termal (acúmulo térmico) e das fases de duração dos

primeiros estádios de desenvolvimento.

Em contraste, a segunda categoria não é tão definida,

embora sua importância agronómica seja óbvia.


A geada como fenómeno agrometeorológico; natureza dos

danos e resistência das plantas às geadas; probabilidade de

ocorrência das geadas e o efeito do vento no crescimento das

plantas.

Apresentação retirada da seguinte website:

http://www.ufpel.edu.br/faem/agrometeorologia/gea

da.pdf

http://www.ufpel.edu.br/faem/agrometeorologia/geada.pdf

http://www.ufpel.edu.br/faem/agrometeorologia/geada.pdf


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Próxima Aula:

Prática 3

21/04/2011

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