relatÓrio tÉcnico final edital mct/cnpq/ct-‐agronegócio
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RELATÓRIO TÉCNICO FINAL Edital MCT/CNPq/CT-‐Agronegócio nº 064/2008
1. DADOS DO PROJETO Título do projeto: Modelagem e previsão sazonal do risco de doenças de plantas em larga escala – caso da ferrugem asiática da soja no Brasil Processo no: 578690/2008-‐0 Beneficiário: Prof. Dr. Emerson Del Ponte Laboratório de Epidemiologia de Plantas Faculdade de Agronomia Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) Período de atividades do relatório: Janeiro de 2009 a Maio de 2012 2. APRESENTAÇÃO
O presente visa apresentar uma síntese dos resultados e avaliação do projeto coordenado pelo Laboratório de Epidemiologia de Plantas da UFRGS, e executado em parceria com pesquisadores vinculados a outras seis Instituições: Embrapa Soja, Embrapa Informática Agropecuária, Embrapa Meio Ambiente, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Instituto Nacional de Meteorologia e International Research Institute for Climate and Society.
O projeto foi originalmente dividido em três componentes que nortearam a definição dos três objetivos do projeto: 1 – Modelagem espacial e temporal de epidemias de ferrugem asiática 2 – Zoneamento de risco e variabilidade climática 3 – Previsão sazonal de risco da ferrugem asiática
Este relatório apresenta a seguinte organização: primeiro, para cada objetivo e meta prevista na proposta são apresentados, de forma sumarizada, o desenvolvimento do objetivo e o resultado do cumprimento da meta, respectivamente. Na sequencia, são apresentados resultados sumarizados dos trabalhos que compuseram cada um dos três componentes acima citados.
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2. AVALIAÇÃO DOS OBJETIVOS E METAS
OBJETIVO 1
Desenvolver modelos de dispersão espacial e evolução temporal do risco da ferrugem asiática da soja na escala local e regional, estudando a natureza hierárquica da dispersão da doença e levando em conta a incerteza e a variabilidade nos parâmetros de modelos climáticos
Desenvolvimento: Dois trabalhos foram desenvolvidos. Primeiro, um estudo foi desenvolvido pelo bolsista DTI do projeto para descrever e interpretar as curvas de progresso dos relatos de ferrugem asiática no Brasil, para alguns anos disponíveis no banco de dados do Consórcio Antiferrugem (CAF). Um segundo trabalho foi conduzido por um estudante de mestrado, orientado pelos pesquisadores da Embrapa Agropecuária Informática e o coordenador do projeto, utilizando técnicas de mineração de dados para exploração dos dados de ocorrência da ferrugem da soja no Brasil. Foi utilizada a técnica árvores de decisão utilizando variáveis meteorológicas como preditivas da ocorrência da ferrugem asiática em um conjunto de mais de 5 mil casos de ocorrência na a base de dados disponibilizada pelo CAF. Foram desenvolvidos modelos interpretativos e preditivos da ocorrência da doença com base em variáveis de chuva e temperatura em períodos de 30 dias antes da ocorrência da doença.
OBJETIVO 2
Avaliar o impacto da variabilidade climática e identificar fatores chaves para o zoneamento de risco de epidemias e danos na produtividade da soja
Desenvolvimento: Três trabalhos foram conduzidos (um artigo publicado, um artigo aceito e outro artigo em finalização). No primeiro trabalho, um modelo de predição da severidade da ferrugem asiática foi rodado com dados meteorológicos diários em uma série de 30 anos para 20 localidades no Estado do Rio Grande do Sul. Foi considerada a data de detecção da doença em cada dia de uma janela de 30 dias ao longo do período crítico de estabelecimento da doença na região. O risco da doença foi estimado com modelos probabilísticos utilizando a abordagem de anos análogos. Nesse caso, os anos foram classificados segundo a ocorrência dos fenômenos El Niño e La Niña para estimar o risco da severidade da ferrugem exceder determinados valores de severidade, em cada ano classificado. A análise combinada de todos os locais permitiu avaliar a capacidade do modelo, que usa os valores de temperatura na região El Niño do oceano pacífico, em prever o risco sazonal da ferrugem asiática da soja. Em um segundo estudo, os modelos preditivos foram rodados para duas localidades no Estado do Rio Grande do Sul, para uma série de mais de 40 anos de dados meteorológicos. O modelo foi integrado a um simulador da cultura da soja (CROPGRO-‐soybean). Desta forma, foi simulada a severidade da doença em cenários simulados considerando três datas de plantio, 3 grupos de maturação da cultivar e dois estádios fenológico de entrada da doença. Um total de mais de 3 mil simulações foram geradas combinando-‐se essas variáveis. Um terceiro estudo, em fase de análise e redação final por estudante de mestrado, foram determinadas as relações entre a severidade da ferrugem asiática e a produtividade da cultura, usando como base os dados levantados em experimentos conduzidos no Brasil e coordenados pela rede de ensaios do CAF, os quais continham parcelas
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com diferentes níveis de severidade e produtividade, gerada em função da aplicação de fungicidas. Modelos lineares foram ajustados para os dados de cada um dos ensaios permitindo determinar a taxa de redução da produtividade em relação ao aumento da severidade da doença. A meta análise foi a técnica utilizada para determinar a taxa de redução média (combinando todos os ensaios) bem como a incerteza, além das variáveis moderadores da relação.
OBJETIVO 3
Avaliar o potencial de uso de previsões climáticas de curto a médio prazo (até 30 dias), como variáveis de entrada nos modelos preditivos de ferrugem da soja em larga escala para o Brasil.
Desenvolvimento: Dois trabalhos foram conduzidos. Um primeiro, em parceria com os pesquisadores do CPTEC e do INMET, dados de previsão climática gerados por modelos estatísticos foram usados para a previsão da ferrugem asiática utilizando um modelo com base na chuva que estima a severidade final da doença. De posse de uma série de dados gerados pelo modelos para anos passados (hindcast do modelo), utilizando as previsões climáticos para um período de 30 dias, as simulações foram comparadas com predições feitas no mesmo período de tempo utilizando dados de chuva observada para a região sul do Brasil. Os resultados foram avaliados em relação a destreza (skill) do modelo em predizer a severidade da doença em anos passados, de forma a se avaliar sua capacidade de prever os mesmos eventos para situações futuras. Em um segundo trabalho, previsões de risco foram elaboradas, em tempo real, ao longo de três safras (2009/10, 2010/11 e 2011/12) para todas as regiões produtoras de soja do território nacional. Mapas de risco foram produzidos utilizando-‐se informações do prognóstico meteorológico para até 15 dias no futuro, gerados por pesquisadores do CPTEC. Os mapas foram incorporados a informativos de risco divulgados no site do CAF no período crítico da safra em que a doença ocorre e que deve ser controlada com fungicidas, o qual envolve os meses de dezembro e janeiro, para todo o Brasil.
METAS E RESULTADOS DA META
META 1
Ter modelos desenvolvidos e validados para a predição da ferrugem com base nos dados de dispersão da doença disponíveis no site Consórcio Antiferrugem e dados de progresso de doença avaliados em ensaios regionais de avaliação de fungicidas.
Resultado: Meta atingida. Foram desenvolvidos modelos preditivos da ocorrência da doença no Brasil, sob influência de variáveis meteorológicas. Os dados de severidade da doença dos ensaios de avaliação de fungicidas foram usados em modelos para a predição da taxa de redução da produtividade com base na severidade.
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META 2 Ter mapas para o zoneamento de risco e impacto da ferrugem asiática da soja em diferentes regiões produtoras do Brasil em função da variabilidade climática avaliada em séries temporais de pelo menos 20 anos de dados. Resultado Meta atingida. Foram produzidos mapas de risco para dois estados produtores de soja do Brasil, onde existe maior variabilidade climática (RS e PR). Além dos mapas, avaliou-‐se o risco em função de práticas de manejo como uso de plantio antecipado e cultivares de ciclo precoce, além das condições meteorológicas.
META 2
Ter mapas semanais de risco climático da ferrugem da soja para o Brasil durante a safra com base em dados de monitoramento e previsão climática para as safras de 2008/09, 2009/2010 e 2010/2011.
Resultado: Meta atingida. Foram produzidos 15 informativos de risco, com mapas, para o período de três safras: 2009/10, 2010/11 e 2011/12. Na safra 2008/09 não foi possível gerar os mapas em função de não se ter o bolsista e nem as metodologias ainda desenvolvidas.
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3. SUMÁRIO DOS TRABALHOS EM CADA COMPONENTE DO PROJETO
3.1. Modelagem espacial e temporal de epidemias de ferrugem asiática
3.1.1. TRABALHO 1 -‐ Sumário da dispersão em larga escala das epidemias de ferrugem asiática da soja no Brasil em quatro safras (2005/06 a 2008/09)
JUSTIFICATIVA E OBJETIVO: A análise dos dados levantados pelo CAF pode fornecer importante informação acerca dos padrões de dispersão da doença no Brasil, que pode ser de utilidade na construção e elaboração de modelos epidemiológicos e na avaliação do efeito de medidas adotadas para reduzir o impacto da doença, como por exemplo, a adoção do vazio sanitário. Uma sumarização da dispersão das epidemias em quatro safras no Brasil é o objetivo principal desse trabalho.
RESULTADOS
Banco de dados de relatos. Foi utilizado o banco de dados do CAF. Nas safras 2005/06 a 2008/09 foram registrados, respectivamente, 1369; 2766; 2107 e 2880 relatos. A severidade das epidemias, no entanto, pode não estar relacionada ao número de focos relatados em uma safra, uma vez que é observada apenas a presença da doença nas lavouras. Para ilustrar, no ano de 2006/07, ano no qual foram citadas as maiores perdas em produtividade ocasionadas pela ferrugem, o número de relatos de focos foi inferior ao observado em 2008/09, quando, segundo informações regionais o ataque da doença não foi tão severo quanto àquele ano. Apesar de inconsistente, o registro de relatos múltiplos por município apresenta comportamento estável entre os anos, sendo que a mediana do número de registros por município é igual a dois em todas as safras. Na safra 2005/06 a ferrugem asiática foi relatada em 332 municípios, valor máximo entre as safras avaliadas, seguida pelos ciclos 2006/07 (309 municípios), 2008/09 (302) e 2007/08 (276).
A partir da safra 2005/06, ao contrário do adotado em 2004/05, foram considerados relatos múltiplos para um mesmo município buscando associar o número de relatos ao progresso das epidemias. Apesar de distorções, em 50% dos municípios onde foi observada a ferrugem asiática, foram registrados até dois relatos, indiferente à safra. Na safra 2006/07 houve as maiores disparidades quanto ao número de registros, havendo o caso de num único município serem relatados 330 focos. Embora a informação seja importante em termos de registro do aumento do número de registros em uma região ao longo do tempo em uma safra, não tem tanta utilidade na tomada de decisão, uma vez que as primeiras detecções devem ser consideradas como alerta da presença do fungo, o qual deveria ser combinado com avaliações de risco com base em outros fatores como as condições climáticas.
Número de focos por estádio da cultura no momento da detecção. Indiferente à safra, os relatos da ferrugem concentram-‐se durante a fase reprodutiva da cultura (Figura 1). Menos de 5% dos relatos em campos comerciais são descritos durante a fase vegetativa e 53% dos focos são observados em R5. Na frequência acumulada, 93% dos relatos são observados até R6. Após R5 a taxa de relatos decresce, com incremento inferior a 7% aos estádios finais de formação dos grãos. O conhecimento do dano potencial à cultura durante as fases de desenvolvimento e formação dos grãos além do histórico de ocorrência da doença durante a fase reprodutiva determina o posicionamento antecipado das aplicações com fungicidas, racionalizando o retorno
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das aplicações pela maior eficiência dos fungicidas na ausência da doença. A relação entre danos versus momento de ocorrência da doença também pode explicar a intensificação do monitoramento, justificando a redução no número de relatos nos estádios avançados do desenvolvimento da cultura (R8, R9).
Figura 1. Relatos de ferrugem asiática da soja durantes as fases de desenvolvimento da lavoura. Safras 2005/06 -‐ 2008/09 (esquerda); e Curvas de progresso do número de relatos de ferrugem asiática da soja cadastrados no site do Consórcio Antiferrugem. Safras 2005/06 -‐ 2008/09 (direita). Progresso temporal do número de relatos. Nenhum relato nas safras foi observado antes do mês de outubro dos respectivos anos, seja em campo comercial ou em unidades de alerta. O progresso das epidemias apresenta curva de formato correspondente à família de Richards, com taxa de crescimento maior no início das epidemias reduzindo na medida em que se aproxima do fim da estação de cultivo. A taxa máxima, indiferente à safra, foi observada entre os meses de janeiro à março (90 – 150 dias após 1o de outubro), período que pode ser definido como crítico no desenvolvimento das epidemias sendo responsável pela diferenciação do número final de focos relatados no ciclo (Figura 1). Assume-‐se que curvas da família de Richards representam matematicamente processos biológicos envolvidos no progresso temporal da doença, sendo que o formato das curvas de progresso sugere que i) o início das epidemias é limitado pela disponibilidade de inóculo e que ii) nas fases finais ocorre a redução da taxa de crescimento da curva pela redução da disponibilidade de hospedeiros assintomáticos. Apesar do segundo ponto ser válido, deve ser considerado que o histórico das epidemias não confirma a redução drástica de plantas assintomáticas e sim que, no fim do ciclo existe uma menor preocupação por parte dos técnicos em registrar a ocorrência da ferrugem da soja nas lavouras o que desfavorece o monitoramento e por seguinte o registro dos focos no site do consórcio. A partir da safra 2006/07 foi observado um retardo nos primeiros relatos da doença no país (Figura 4). Focos da ferrugem nos meses de novembro e dezembro foram progressivamente reduzidos fazendo com que a maior proporção de focos fosse relatada em fevereiro, principalmente na safra 2007/08.
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Figura 4. Relatos de focos da ferrugem asiática em lavouras comerciais no Brasil nos meses. Safras 2005/06 -‐ 2008/09.
O retardo no início das epidemias regionais pode estar relacionado à redução da “pressão” de inóculo inicial na safra sob influência do clima ou outros fatores. Dentre as medidas adotadas pelas agências governamentais para reduzir o impacto da ferrugem asiática da soja destaca-‐se o vazio sanitário, adotado pela primeira vez em 2006 em três estados, o que pode ter contribuído para a redução do inóculo primário devido a interrupção do ciclo do patógeno na entressafra. Tal fato implica diretamente no manejo da doença, uma vez que as aplicações podem ser retardadas e assim diminuir o número de aplicações e, por conseguinte, o custo do controle da doença para o país.
O nítido retardo no início das epidemias nas duas últimas safras, com redução de relatos nos meses de início da safra como valores relativos ao total de focos registrados, também pode ser observado quanto ao momento da detecção do primeiro relato (Tabela 1). Comparando as safras 2005/06 e 2008/09, quando se considera o limiar de 5% dos relatos registrados, houve um retardo de 28 dias sendo este valor progressivamente menor à medida que os limiares avançaram, com diferença de 16 dias para atingir 50% dos relatos (Tabela 1). A safra 2006/07, na qual foram relatados danos significativos às lavouras devido à ocorrência da ferrugem, o número de relatos foi incrementado em 100% em apenas três dias (entre 5% a 10% dos relatos).
Tabela 1. Data de detecção dos primeiros focos de ferrugem asiática e progresso das epidemias em lavouras comerciais. Safras 2005/06 – 2008/09.
Safras Data da 1a detecçãox
Tempo em dias após 1o de outubro para atingir os limiares da proporção de focos relatados na safray
5% 10% 15% 50%
2005/06 18/10 78 89 103 123
2006/07 10/11 94 97 107 123
2007/08 07/12 97 107 109 130
2008/09 08/12 106 113 119 139
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x Registro no site do Consórcio Antiferrugem relativos a campos comerciais (lavouras). y Percentuais relativos ao acumulativo de focos relatados em campos comerciais.
O principal diferencial, entre as safras quanto ao progresso temporal e espacial das epidemias, ocorreu nas fases iniciais das epidemias, ratificando a importância da redução do inóculo inicial. Assim, a taxa de progresso do número de relatos nas fases iniciais das epidemias pode ser uma variável a ser utilizada em estudos de epidemiologia quantitativa, devendo ser explorado como forma de identificar os elementos que influenciam na dinâmica temporal da doença em larga escala, possivelmente sob forte influência das condições de clima na safra e medidas de manejo adotadas em larga escala.
Progresso espacial das epidemias. As epidemias de ferrugem apresentaram variação espacial entre as safras, não somente nos locais de ocorrência dos focos, mas também com relação à intensidade das epidemias (aqui relacionadas aos números de focos por município) (Figura 5). Os relatos da doença prevalecem nas regiões do noroeste do Rio Grande do Sul e do Paraná, sudoeste do Mato Grosso do Sul e de Goiás, além do noroeste da Bahia, mostrando clara relação com as principais regiões produtoras de soja do país.
Na safra 2008/09 no estado do Mato Grosso houve uma maior dispersão da doença, quando comparada às demais safras, com um número maior de municípios com relatos da doença e também de focos por município. Os estados da Bahia e do Rio Grande do Sul destacam-‐se quanto à dinâmica espacial da doença, pelo comportamento distinto entre as safras quanto à localização dos focos e à intensidade das epidemias (Figura 5). No RS na safra 2008/09 houve uma clara mudança de perfil na localização dos focos, com relatos da doença, principalmente na região centro-‐sul do estado. A intensidade das epidemias na Bahia, considerando os relatos no site do CAF, apresentou comportamento errático quanto à intensidade, com maiores valores registrados nas safras de 2006/07 e 2008/09 (Figura 5).
A distribuição dos focos relatados e a intensidade das epidemias estão associadas com a distribuição e volume das chuvas (Figura 6). Chamando a atenção para o que foi descrito para os estados do RS e da BA; nota-‐se, respectivamente, maiores precipitações no sul do RS e no noroeste da BA na safra 2008/09 mostrando relação com a dispersão e a intensidade das epidemias.
Considerações finais. O banco de dados do site do consórcio antiferrugem pode ser utilizado para traçar padrões gerais das epidemias da ferrugem asiática no Brasil além de, considerando as restrições metodológicas, determinar o efeito das variáveis ambientais e práticas de controle sobre a dinâmica espaço-‐temporal das epidemias. A manutenção da rede de registro, composta pelos laboratórios credenciados e da metodologia para o relato dos focos permitirá, com séries históricas mais longas, um melhor entendimento das epidemias da ferrugem asiática no país assim como de particularidades regionais, auxiliando técnicos e produtores no manejo da doença.
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Figura 5. Localização (municípios) dos focos da ferrugem asiática da soja em quatro safras relatados no site do consórcio antiferrugem. Na elaboração dos mapas, as classes de número de focos foram definidas de tal forma que casos com até 20 registros por município fossem discriminados com maior rigor e, uma classe com alta faixa de intervalo (21 a 350 focos) para reduzir o efeito de relatos redundantes num mesmo município.
Figura 6. Mapas de chuva para as quatro safras descritas no estudo, com chuva total entre os meses de janeiro e março dos respectivos anos agrícolas. Fonte: CPTEC.
2005/06 2006/07 2007/08 2008/09
2005/06 2006/07
2007/08 2008/09
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3.1.2. TRABALHO 2 – Modelagem da ocorrência da ferrugem da soja com árvores de decisão
Resumo da dissertação desenvolvida
MEGETO, G. Avaliação da influência da temperatura e da precipitação na ocorrência da ferrugem asiática da soja por meio da técnica de árvore de decisão. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós graduação em Engenharia Agrícola, área de concentração de Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável.
A ferrugem asiática, causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, atualmente é considerada uma das doenças mais importantes e agressivas da soja. A principal forma de controle é a aplicação calendarizada de fungicidas a qual desconsidera o risco de ocorrência da doença. Estudos epidemiológicos buscam compreender os fatores que influenciam na ocorrência e desenvolvimento das epidemias, especialmente aqueles relacionados ao ambiente tais como condições meteorológicas. Com o avanço da tecnologia da informação e do armazenamento de dados, técnicas de mineração de dados (data mining) apresentam-‐se promissoras para a descoberta de conhecimento em bases de dados epidemiológicos. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da chuva e da temperatura na a ocorrência da ferrugem asiática da soja utilizando árvores de decisão. Para tal, foram obtidos dados de ocorrências da doença em quatro safras, de 2007/2008 a 2010/2011, oriundos do banco de dados do Consórcio Antiferrugem, e dados meteorológicos, provenientes do sistema Agritempo. A análise exploratória dos dados permitiu obter subsídios para compor o conjunto de dados final e definir o escopo deste trabalho, buscando-‐se características intrínsecas à doença e sua interação com o ambiente, utilizando apenas variáveis de base meteorológica. As variáveis utilizadas foram relacionadas à precipitação e à temperatura, que deram origem a nove atributos avaliados para cada período temporal. Os atributos meteorológicos foram relacionados com o evento de ocorrência (Oc) e de não ocorrência (NaoOc) da doença (assumido como o trigésimo dia anterior ao evento da ocorrência). Os resultados englobam um modelo preditivo e um modelo interpretativo para classificar eventos de ocorrências e de não ocorrências da doença. O modelo preditivo utilizou 46 atributos e 7.129 registros, e teve uma taxa de acerto 79,52%, avaliada por validação cruzada. O modelo interpretativo foi baseado no modelo preditivo, excluindo-‐se outliers e realizando podas no modelo, com o objetivo de reduzir o número de regras para interpretá-‐lo visualmente. As regras obtidas utilizaram mais os atributos relacionados com a temperatura do que com a precipitação. Os valores detectados das temperaturas apresentaram coerência com os valores que favorecem ou não os processos de infecção da planta encontrados na literatura. O processo de mineração de dados e os poderes preditivo e interpretativo de árvores de decisão mostraram-‐se capazes de evidenciar o conhecimento acerca da influência meteorológica na ferrugem asiática da soja e predizer razoavelmente os eventos de ocorrência da doença no campo, podendo ser úteis em avaliações de risco visando o apoio à tomada de decisão quanto à aplicação de fungicidas.
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3.2. Zoneamento de risco e variabilidade climática
3.2.1. TRABALHO 1 -‐ Avaliação do risco climático e da influência de ENOS em epidemias de ferrugem asiática da soja no Rio Grande do Sul.
JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: O progresso da severidade das epidemias de ferrugem no Brasil é fortemente relacionado às condições sazonais de clima, principalmente a frequência e intensidade da precipitação pluvial. Tendo em vista a recente ocorrência da ferrugem da soja no sul do Brasil, há necessidade de se quantificar o risco de epidemias e identificar fatores preditivos que possam auxiliar tomadas de decisão relacionadas ao manejo de risco da doença. Estudos climatológicos têm demonstrado que fenômenos meteorológicos de larga escala, como o El Niño-‐Oscilação Sul (ENOS), influenciam a produtividade das principais culturas do estado do Rio Grande do Sul (RS), a saber: arroz (MOTA, 2000); milho (BERLATO et al., 2005) e soja (MARQUES et al., 2006). O presente trabalho teve o objetivo de caracterizar espacialmente o risco climático de epidemias de ferrugem asiática da soja em diferentes regiões produtoras de soja do RS bem como a influência das fases do ENOS na magnitude dos riscos.
MATERIAL E MÉTODOS: O estudo foi feito para o Estado do RS onde 24 municípios foram escolhidos em função da representatividade de área plantada de soja e disponibilidade de dados diários de 25 anos (1980 a 2004) de precipitação, fornecidos pela Agência Nacional de Águas (ANA). A severidade máxima da ferrugem asiática foi estimada por um modelo com base em duas variáveis relacionadas à chuva (número de eventos e total acumulado) no período de 30 dias após a data da detecção da doença (DEL PONTE et al., 2006). Um índice de severidade da ferrugem (ISSF) foi simulado para cada ano da série histórica (1980 a 2004) considerando a média da severidade a partir de três datas hipotéticas de detecção (DHD) da doença: 15 de janeiro, 01 e 15 de fevereiro -‐ intervalo de tempo corresponde ao período em que é reportada a maior quantidade de ocorrências da ferrugem no estado. A média dos ISF para as três datas, denominado índice de severidade sazonal (ISS) foi calculado para cada ano da série e classificado como alto (superior a 60%), médio (entre 30 e 60%) ou baixo (inferior a 30%). Para quatro localidades com séries históricas de 50 anos (Cacequi, Cruz Alta, Giruá e Três Passos), as fases do ENOS foram definidas a partir das anomalias de temperatura de superfície do mar (TSM) do Pacífico Tropical (região 3-‐4) dos meses de outubro a dezembro, anteriores ao período de desenvolvimento crítico da doença (30 dias após a DHD). As anomalias foram agrupadas em quartis e então cada ano foi categorizado como pertencente a uma fase do ENOS: quente (quartil superior), neutra (2º ou 3º quartis) ou fria (quartil inferior). Sistemas probabilísticos de previsão sazonal baseados nesse tipo de categorização, dita abordagem de anos análogos, são discutidos com maior profundidade nos trabalhos de MAIA E MEINKE (2006) e MAIA et al. (2007). O efeito das fases do ENOS sobre o ISS da ferrugem foi explorado através de funções de probabilidade de excedência (FPE), uma maneira alternativa de representar as funções distribuição acumulada dos ISF. Este tipo de representação, que não necessita de nenhuma suposição prévia dos dados, constitui uma das vantagens de usar os métodos inferenciais não paramétricos ao invés de métodos puramente descritivos (MAIA E MEINKE, 2006).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A variabilidade do ISS ao longo dos 25 anos é apresentada na Figura 1, onde se verifica um maior número de anos com severidade acima da mediana global (37.7%) na década de 1990. A variabilidade espacial do risco em uma safra, com grande amplitude em alguns anos, é demonstrada pela distribuição dos valores dos 24 locais nos
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diagramas de caixa. A Figura 2 apresenta a FPE global com seus intervalos de confiança para os 24 municípios, onde o risco de exceder a mediana ao redor de 37% de severidade máxima é de 50%. O risco de epidemias severas, ou seja, acima de 60% é em geral baixo, variando de 0 a 20%. A variação espacial do ISS é apresentada na Figura 3, onde as barras correspondem à probabilidade de epidemias atingirem um valor superior à mediana global (37,7%) e a classe alta de severidade (>60%) para cada um dos 24 municípios. A distribuição espacial do ISS não segue um padrão determinado, provavelmente acompanhando a alta variabilidade da precipitação na região. No entanto, entre os municípios estudados, observaram-‐se as maiores probabilidades de epidemias severas no extremo norte e noroeste do estado, enquanto que mais baixo risco foi observado na região centro-‐norte, especialmente na localidade de Cruz Alta, onde há a maior concentração de plantios de soja no Estado.
Figura 1. Diagramas de caixas para a distribuição anual do índice de severidade da ferrugem asiática da soja estimada por um modelo de predição com base na precipitação, em 25 anos. Nas caixas as linhas transversais superior e inferior correspondem ao quartis de 75% e 25%, respectivamente; linhas verticais são os quartis de 95% e 5% e linha transversal dentro da caixa é a mediana.
Figura 2. FPE do índice de severidade sazonal da ferrugem da soja em 24 localidades, usando série de precipitação de 25 anos. As linhas tracejadas que acompanham a função principal indicam os intervalos de confiança e as verticais na área do gráfico representam os limites das classes de severidade (esquerda). Mapa das probabilidades do ISS exceder a mediana (37,7%) e a faixa de risco considerada alta (60%). As barras de referência representam probabilidades de 100% (direita).
Ano
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
Õndi
ce d
e se
verid
ade
sazo
nal (
%)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
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As FPE dos quatro municípios com série histórica de 50 anos de dados são ilustradas na Figura 4. Os efeitos mais notáveis do ENOS foram observados na faixa de risco classificada como média, sendo Giruá o município em que houve a maior diferença – 30% entre fase quente do ENOS e a climatologia. O risco de epidemias na classe alta foi estimado apenas para o município de Giruá, sendo a probabilidade de 15% e o erro de 10% (Tabela 1).
Tabela 1. Estimativa de risco de ocorrência de epidemias de ferrugem acima da mediana (ISS>37,7%), para as diferentes fases do ENOS, em quatro municípios do RS.
Fase do ENOS Município Quente Neutra Fria Probabilidade (%) do ISS > 37,7% Cacequi 0,54 (0,14)1 0,32 (0,09) 0,23 (0,12) Cruz Alta 0,54 (0,14) 0,29 (0,08) 0,23 (0,12) Giruá 0,46 (0,14) 0,14 (0,07) 0,23 (0,12) Três Passos 0,46 (0,14) 0,39 (0,09) 0,38 (0,13) Todos os municípios 0,48 (0,12) 0,27 (0,08) 0,26 (0,12)
(1) Erro padrão da estimativa.
Figura 4. FPE (Função probabilidade de excedência) do índice de severidade de ferrugem asiática nos municípios em função das fases de ENOS para quatro localidades no Estado do Rio Grande do Sul.
CONCLUSÕES: O risco médio de epidemias de ferrugem para 24 localidades no RS é de 70% para valores abaixo de 30%, e de 10% para epidemias severas, além de extremamente variável entre os anos e as regiões produtoras dentro do Estado. As séries de 50 anos de precipitação fornecem informação evidência da influência de ENOS no risco da ferrugem asiática, variável entre quatro localidades, mas com aumento médio ao redor de 20% quando da ocorrência de uma fase quente do ENOS no período OND.
Cacequi Cruz Alta
Giruá Três Passos
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3.2.2. TRABALHO 2 -‐ Severidade da ferrugem asiática da soja simuladas em cenários de clima e manejo da cultura na região norte do RS Parte de dissertação defendida pela estudante Vanessa Chevarria no Programa de Pós-‐Graduação em Fitotecnia da UFRGS, a qual foi co-‐orientada pelo coordenador do projeto JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A ferrugem da soja pode ocorrer em qualquer estádio da cultura, porém, relatos no Brasil, em condições naturais de epidemia, tem mostrado que a doença é mais comumente detectada no estádio reprodutivo, principalmente a partir do estádio de enchimento de grãos (R5). No sul do Brasil, o impacto da doença na produtividade tem sido variável em função da variabilidade climática, especialmente a precipitação sazonal que influencia nos níveis finais de severidade (DEL PONTE et al., 2011). Na disponibilidade de modelos de simulação e predição de ocorrência e/ou o desenvolvimento de pragas e doenças de plantas, estudos de avaliação de risco podem ser conduzidos para diferentes cenários simulados de manejo ou clima futuro (SAVARY et al., 2011), além de aplicações em tempo real para orientar a tomada de decisão tática no manejo (ROSSI et al., 2010). A maioria dos modelos de pragas e doenças são do tipo climáticos, uma vez que consideram a influência de condições meteorológicos sobre as fases do ciclo de vida dos organismos (STINNER et al., 1975; MAGAREY et al., 2002). Estudos de impacto com cenários históricos de clima são importantes para caracterizar o risco médio e sua variabilidade interanual (DEL PONTE et al., 2011), além de projetar risco futuro com alteração das condições médias no longo prazo (GHINI et al., 2011). Por meio da simulação, alternativamente e diferentemente da experimentação, pode-‐se avaliar, por exemplo, os padrões de resposta de organismos praga, sejam eles temporais ou espaciais, à diferentes cenários, gerando informação importante para a estratégia de manejo, seja ela de curto, médio ou longo prazo (WILLOWCQUET et al., 2002). Assim, o objetivo deste estudo foi simular concomitantemente, a partir da integração de um modelo de simulação da cultura da soja com modelos bioclimáticos a severidade da ferrugem da soja em cenários que consideram diferentes momentos de ocorrência das pragas, datas de plantio e grupo de maturação da cultivar, para uma longa série temporal de dados meteorológicos em dois municípios do Estado do Rio Grande do Sul.
MATERIAL E MÉTODOS: Dados de radiação solar (MJ/m2/dia), temperaturas máxima e mínima (ºC) e precipitação pluvial (mm) foram obtidos das estações meteorológicas do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), dos municípios de Passo Fundo (latitude -‐28,263 e longitude -‐52,407) e Santa Rosa (latitude -‐27,871 e longitude -‐54,481), no RS, os quais representam duas importantes regiões produtoras de soja no Estado, com característica climática distinta e que se dispõe de registros de séries históricas de dados meteorológicos. As séries temporais utilizadas nas simulações continham 52 anos para Passo Fundo (safras de 1957/1958 a 2008/2009) e 34 anos para Santa Rosa (safras de 1975/1976 a 2008/2009).
A suíte Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) foi usada para simular o desenvolvimento da cultura da soja com o modelo CROPGRO-‐Soybean (JONES et al., 2003), e estimar a data de determinados eventos fenológicos. Um modelo de regressão linear (DEL PONTE et al., 2006) que estima a severidade final (%) da ferrugem asiática a partir da data de detecção da doença. O modelo é dado por S(%) = -‐2,1433 + (0,1811*P30) + (1,2865*DP30), onde S(%) é a severidade máxima, P30 é a precipitação acumulada em 30 dias após a data da detecção e DP30 é o número de dias de chuva no mesmo período.
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As cultivares utilizadas na simulação, com seus coeficientes genéticos constantes no pacote DSSAT foram a Dom Mario, representando oum grupo de maturação 5.5 (ciclo super-‐precoce), a Coodetec 202 representante grupo 6.4 (ciclo precoce) e a Bragg do grupo 7 (ciclo normal). Foram avaliadas três datas de semeaduras espaçadas em 30 dias uma da outra, sendo: precoce (5 de outubro), recomendada para a região (5 de novembro) e tardia (5 de dezembro), conforme o zoneamento agrícola (MAPA, 2010). O modelo CROPGRO-‐Soybean simulou, para cada combinação (local x data de semeadura x grupo de maturação da soja), o número de dias da semeadura até determinados estádios fenológicos, bem como até a maturação fisiológica da soja para cada ano da série histórica (Figura 1). Aproximadamente 3000 simulações foram geradas a partir das variações de data de plantio, grupo de maturação da cultivar e estádio fenológico de ocorrência da praga e da doença para os dois locais. Os eventos fenológicos simulados foram: início do florescimento (R1), início da formação das vagens (R3) e enchimento dos grãos (R5). Os dados foram sumarizados em valores medianos, mínimos e máximos na série para o número de gerações dos insetos e severidade da doença
RESULTADOS E DISCUSSÃO: De maneira geral, os efeitos do grupo de maturação da cultivar, momento de detecção e data de semeadura da soja na severidade da doença foram pouco aparentes. Para Passo Fundo, as medianas na série histórica variaram entre 36 e 42%, enquanto que para Santa Rosa, variaram de 32 e 44% (Tabela 2). Em alguns anos, como em 2000 no município de Santa Rosa, para a data de plantio em 05/11, foi estimado um valor de severidade de 80% na cultivar do grupo 5.5 e em torno de 60% nas cultivares dos grupos 6.4 e 7, quando a doença foi detectada em R1 (dados não mostrados). Se a ferrugem fosse detectada mais tardiamente, como em R3 ou R5, a severidade reduziria para 40% nos três grupos de maturação. Tal diferença se deve a variação intrasazonal dos padrões de precipitação pluvial que pode ter períodos de estiagem alternados com períodos chuvosos. No presente estudo o modelo bioclimático utilizou variáveis de precipitação pluvial no período de 30 dias, período inferior ao ciclo da soja no campo em uma safra. Com os resultados obtidos, não se pode afirmar que há menor risco da doença em semeaduras precoces ou quando se utiliza cultivar de ciclo curto na região norte do RS já que as condições de chuva em uma determinada safra podem coincidir com os períodos críticos para o estabelecimento da doença, mesmo que seja em plantios antecipados. É importante destacar que nas simulações da doença se assumiu a presença do inóculo em igual concentração em todas as safras para os estádios críticos para a sua detecção, o que pode não corresponder plenamente à realidade, uma vez que condições meteorológicas no início da safra podem determinar uma menor ou maior quantidade de inóculo disponível (DEL PONTE & ESKER, 2008). Com base nesse pressuposto, considera-‐se que, em plantios antecipados, na verdade, ocorre um menor risco da doença devido a uma condição de escape direcionada mais ao inóculo do que propriamente de condições meteorológicas que favorecem o desenvolvimento da doença, conforme demonstrado nesse estudo. A severidade da ferrugem no Brasil tem sido variável ao longo das safras e regiões do Brasil, sendo menos agressiva no Sul do Brasil (YORINORI et al., 2005). Entretanto existem relatos de casos de desfolha significativa, em função das condições climáticas sazonais que variam de um ano para outro e falhas de manejo (DEL PONTE et al., 2006). O presente estudo, por outro lado, considerando que a doença pode ocorrer desde o estádio de início do florescimento, contribui com novo conhecimento mostrando que não existem evidências fortes de que algumas práticas de manejo preconizadas, como plantio antecipado e uso de cultivares de grupos mais precoces de maturação, ou mesmo a entrada mais tardia da doença, diminuam o risco da doença por escape das condições meteorológicas favoráveis. Em anos com condições meteorológicas favoráveis à doença ao longo da safra, maior
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o potencial de danos significativos em produtividade e os custos com aplicação de fungicidas, independente da época de plantio e ciclo da cultivar, conforme já verificado na região desde que a ferrugem foi detectada na região (YORINORI et al., 2005). Diferentemente do trabalho anterior (DEL PONTE et al., 2011), o estudo não utilizou uma data fixa com base no calendário para a ocorrência inicial doença, mas sim a data predita pelo modelo de simulação da cultura, a qual pode variar de um ano para o outro em função da data de plantio e temperatura sazonal. Com isso, os resultados constituem um avanço no uso do modelo de predição da doença em avaliação de risco da ferrugem da soja na região por se aproximar mais dos cenários reais de risco. Tabela 2 -‐ Estimativa dos valores de mediana (mínimo e máximo) de severidade (%) da ferrugem asiática da soja em função da época de semeadura, grupo de maturação e momento da detecção utilizando séries temporais de dados meteorológicos diários para os município de Passo Fundo (52 anos) e Santa Rosa (34 anos), RS.
Município Data de semeadura
Estádio de ocorrência
Grupo de maturação da cultivar
Grupo 5.5 (semi-‐precoce)
Grupo 6.4 (precoce)
Grupo 7 (médio)
Passo Fundo (n=52)
05/out R1 38,05 (8,69 -‐ 91,01) 39,15 (11,28 -‐ 83,60) 38,61 (89,41 -‐ 15,92)
05/out R3 39,90 (15,28 -‐ 5,37) 39,36 (3,69 -‐ 90,88) 39,37 (9,27 -‐ 100,00)
05/out R5 40,37 (7,97 -‐ 91,73) 41,64 (9,27 -‐ 100,00) 42,20 (10,30 -‐ 74,53)
05/nov R1 39,41 (17,44 -‐ 79,87) 40,31 (9,27 -‐ 94,43) 39,14 (9,27 -‐ 90,38)
05/nov R3 39,77 (9,20 -‐ 90,38) 42,92 (11,64 -‐ 73,22) 44,66 (9,00 -‐ 88,44)
05/nov R5 42,24 (13,67 -‐ 82,11) 44,12 (9,00 -‐ 87,21) 38,16 (12,64 -‐ 91,61)
05/dez R1 38,95 (9,27 -‐ 94,43) 44,92 (10,30 -‐ 87,21) 45,41 (12,33 -‐ 87,35)
05/dez R3 43,45 (12,33 -‐ 84,00) 39,17 (12,55 -‐ 100) 36,40 (5,79 -‐ 75,00)
05/dez R5 39,70 (12,55 -‐ 99,38) 36,40 (5,79 -‐ 76,98) 34,54 (9,99 -‐ 74,83)
Santa Rosa (n=34)
05/out R1 34,16 (9,94 -‐ 100,00) 39,15 (11,28 -‐ 83,60) 32,71 (5,61 -‐ 84,85)
05/out R3 38,56 (2,04 -‐ 89,41) 39,36 (3,69 -‐ 90,88) 34,52 (2,69 -‐ 97,76)
05/out R5 37,71 (2,69 -‐ 95,75) 41,64 (9,27 -‐ 100,00) 35,37 (5,48 -‐ 89,21)
05/nov R1 44,19 (2,69 -‐ 82,01) 40,31 (9,27 -‐ 94,43) 34,28 (2,69 -‐ 78,19)
05/nov R3 41,38 (15,28 -‐ 79,71) 42,92 (11,64 -‐ 73,22) 36,33 (3,76 -‐ 80,68)
05/nov R5 39,59 (7,60 -‐ 84,23) 44,12 (9,00 -‐ 87,21) 32,11 (12,62 -‐ 97,98)
05/dez R1 36,29 (7,60 -‐ 84,23) 44,92 (10,30 -‐ 87,21) 41,38 (2,69 -‐ 83,64)
05/dez R3 34,72 (12,62 -‐ 79,71) 39,17 (12,55 -‐ 100) 31,42 (6,71 -‐ 80,70)
05/dez R5 30,79 (6,71 -‐ 81,07) 36,40 (5,79 -‐ 76,98) 29,03 (0,00 -‐ 73,51)
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3.2.3. TRABALHO 3 -‐ Heterogeneidade da relação entre produtividade da soja e severidade da ferrugem asiática: uma análise exploratória JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A ocorrência da ferrugem asiática, importante doença da cultura da soja no Brasil, pode levar a reduções significativas na produtividade em função da perda de área foliar sadia e queda precoce das folhas com o aumento da severidade da doença ao longo do tempo (área proporcional de lesões). Ensaios padronizados em rede (EPR) têm sido conduzidos no Brasil por vários anos e em diferentes locais com o objetivo de avaliar a eficiência de fungicidas no controle da doença. Nos EPR, as métricas de severidade da doença (X) e a produtividade da soja (Y) são obtidas de maneira uniforme em um número variável de tratamentos por ensaio. A meta-‐análise, técnica que combina resultados de vários estudos individuais, pode ser utilizada para resumir as estimativas das métricas de interesse, no caso os parâmetros da regressão (ROSENBERG et al, 2004). No contexto da meta-‐análise, um peso diferente é atribuído a cada ensaio, geralmente o inverso da variância, ou seja, quanto maior a incerteza da métrica menor a contribuição do ensaio para estimativa final. Este trabalho é uma extensão de MAIA et al (2009), porém utilizando um maior número de ensaios, propondo novos critérios para exclusão e atribuição de peso aos ensaios. São apresentados métodos gráficos para visualização da heterogeneidade entre os ensaios quanto aos seguintes aspectos; i) estimativas dos parâmetros do modelo linear e respectivos erros-‐padrão, ii) medidas de qualidade de ajuste ao modelo e de influência e iii) influência de variáveis moderadoras sobre a heterogeneidade dos parâmetros. METODOLOGIA: Foram utilizados dados de ensaios padronizados em rede (EPR) para avaliação da eficiência de fungicidas no controle da ferrugem da soja em 44 municípios de diversas regiões produtoras ao longo de cinco safras (GODOY 2005a; GODOY 2005b). Em todos os ensaios, foi utilizado o delineamento casualizado em blocos (DCB), com o número de repetições variando de 4 a 6. O número de tratamentos avaliados variou de 8 a 18. Ensaios onde a amplitude de variação da severidade média dos tratamentos foi inferior a 20% foram previamente excluídos, de um conjunto inicial de 176 ensaios. Foram ajustados modelos de regressão linear para descrever a relação entre a severidade da ferrugem (X, variando de 0 a 100%) e a produtividade da soja (Y, kg/ha), considerando o delineamento utilizado (DCB). Para cada ensaio, foram estimados os parâmetros β0 (intercepto), que corresponde à produção potencial da soja na ausência da ferrugem e β1, taxa de variação da produtividade da soja para cada incremento unitário na severidade. O coeficiente de determinação (R2) foi utilizado como medida de qualidade de ajuste. A análise de influência foi mensurada via DFBetas, métricas que quantificam a influência de um determinado par de valores (x, y) sobre as estimativas (b0 ou b1) dos parâmetros do modelo (BELSLEY, 1980). Ao invés de eliminar ensaios com base na análise de influência, é sugerido nesse trabalho o uso dos DFBetas na composição de pesos a serem utilizados em posterior meta-‐análise de todos os ensaios selecionados, em conjunto com os erro-‐padrão da métrica considerada (b0 ou b1). A influencia das variáveis moderadoras (momento de detecção da doença, antes ou a partir o estágio de desenvolvimento da soja R2 (<R2 ou >=R2) e classe de produtividade do controle (< 2000 ou >2000 kg/ha)) sobre os parâmetros β0 e β1, do modelo linear, foi investigada via análise gráfica exploratória. Resultados e discussão: Dos 176 EPR disponíveis, 46 foram excluídos pelo critério da amplitude mínima de severidade (20%). A heterogeneidade das estimativas dos parâmetros dos modelos lineares ajustados (b0 e b1), para cada um dos ensaios selecionados (n=144) é apresentada na Figura
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1. A estimativa da produção potencial na ausência da ferrugem (b0) variou de 1308 a 5042 kg/ha. Para a taxa de variação da produtividade da soja para cada incremento unitário na severidade (b1), a estimativa variou de -‐50 a 2 (kg/ha)/p.p. A amplitude da variabilidade interna dos ensaios, mensurada pelos erros-‐padrão das estimativas dos parâmetros, foi de 23 a 254 kg/há para b0 e de 0,81 a 14 (kg/ha)/p.p. para b1. Observa-‐se que a distribuição de b1 é bem mais assimétrica que a de b0. Histogramas das medidas de qualidade de ajuste e influência (Figura 2) indicaram baixa qualidade de ajuste (R2) para a maioria dos ensaios (75% dos R2 < 70%), apesar dos baixos valores p observados (90% dos p<0.05). A forte assimetria dos histogramas dos DFBetas evidencia a presença de alguns ensaios com pontos altamente influentes, especialmente para b1 . A presença de pontos influentes ocorre principalmente em ensaios onde todos tratamentos fungicidas mostraram alta eficiência de controle (baixa severidade) e a testemunha (controle) apresentou alta severidade. Como para a maioria dos ensaios existe forte evidência (p < 0,0001) sobre a relação linear entre produtividade e severidade. Assim, considera-‐se a relação ‘verdadeira’ mesmo quando altamente influenciada pela severidade do controle. Numa posterior meta análise dos parâmetros do modelo linear, ensaios com altos DFBetas não serão excluídos, mas essas medidas de influencia serão usadas na ponderação em conjunto com o erro-‐padrão da estimativa do parâmetro em questão (b0 ou b1).
Figura 1. Histogramas para: estimativa da produtividade potencial da soja (b0) na ausência da ferrugem (A) e estimativa (b1) da variação na produtividade (kg/ha) para cada aumento unitário (1 ponto percentual, p.p.) na severidade da ferrugem (B). (N=144 ensaios).
A BA
A B
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Figura 2. Histogramas para medidas de qualidade de ajuste e influência: (A) coeficiente de determinação (R2) do modelo linear ajustado, considerando o efeito de blocos, (B) nível de significância nominal (valor p) para a hipótese β0=0, (C) máximo DFBeta para o intercepto (DFBeta0) e (D) para o coeficiente angular (DFBeta1) do modelo linear. (N=144 ensaios).
Figura 3. Influência do estágio de detecção da doença (antes ou a partir do estágio R2) sobre: (A) produtividade potencial (β0) da soja e (B) taxa de variação da produtividade (β1) da soja para variações unitárias da severidade (ponto percentual, p.p.). (C) Influência da produtividade do controle (< 2000 ou > 2000 kg/ha) sobre β1. Conclusões: Existe uma alta heterogeneidade entre ensaios, tanto em relação à produtividade potencial da soja, quanto em relação à influência da severidade da ferrugem sobre a produtividade. A incerteza das estimativas, a qualidade de ajuste e as medidas de influência também apresentam alta variabilidade no conjunto de ensaios investigados, sugerindo a necessidade de ponderação dos ensaios em posterior meta análise de forma a atribuir maior peso a ensaios onde há maior evidência da relação linear e menor incerteza da estimativa para a métrica considerada. A análise gráfica indica influência dos moderadores estádio de detecção da doença e classe de produtividade sobre a taxa de variação da produtividade da soja em função da severidade da ferrugem.
C DA
A
C B C
C
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3.3. Previsão sazonal de risco da ferrugem asiática 3.3.1. TRABALHO 1 -‐ Previsões sazonais da ferrugem com base em previsões climáticas de modelos globais (GCMs) JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A antecipação de risco da ferrugem asiática antes ou no início de uma safra é importante para orientar a tomada de decisão quanto à necessidade de monitoramento intensivo da doença ou mesmo de planejamento de aplicações de fungicidas. Modelos estatísticos tem sido ajustados para prever condições climáticas para períodos de até seis meses no futuro. No Brasil, um grupo de pesquisa no INPE, colaborador do presente projeto, desenvolve e testa a habilidade dos modelos estatísticos em fazer previsões de variáveis meteorológicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de uso das previsões pelo modelos globais para prever a severidade da ferrugem asiática em larga escala geográfica. MATERIAL E MÉTODOS: O conjunto de dados usado como entrada para o modelo de doença são do Centro Europeu de previsão de médio prazo (ECMWF) Sistema 3 Ensemble, que foram fornecidos pelo projeto EUROBRISA (http://eurobrisa.cptec.inpe.br). Embora o modelo geral produza previsões até seis meses no futuro, foi utilizado um dos membros do modelo que produz previsão mensal, por exemplo, a previsão para fevereiro é emitido em janeiro. A série de tempo selecionada foi limitada ao período entre 1982 e 2005 (24 anos), devido à disponibilidade dos dados climáticos preditos pelo modelo (hindcast). A região de estudo foi composta por 25 células da grade no Sul do Brasil. Os dados foram calibrados para cada previsão mensal (ou seja, retirou-‐se seu viés), ajustando-‐a com relação a dados de longo prazo, de acordo com a expressão: PBC = Pr -‐ PCM + Pobs, onde Pbc representa a previsão viés corrigida resultante, Pr é hindcast da precipitação mensal (a ser corrigido), refere-‐se a climatologia Pcm previsões "(para o período de 24 anos) e Pobs representa o observado climatologia mensal de dados para o período de 24 anos. Foram usados dados de precipitação observada (GPCP,. Adler et al, 2003). Este conjunto de dados, que está disponível globalmente a 2,5 ° latitude × 2,5 ° longitude resolução, incorpora estimativas de precipitação a partir de ambos os satélites visíveis e infravermelhos e observações de cerca de 7.000 pluviômetros espalhados pelo mundo. Uma vez realizada a correção de viés, foram utilizadas as previsões de precipitação como entrada no modelo de ferrugem da soja (Del Ponte et al., 2006). Foram então gerados 24 mapas de severidade predita (média de todos os membros em cada ano do período 1982-‐2005). O mesmo foi feito com os dados observados GPCP, originando o que referido como a severidade da soja observada. A destreza das previsões sazonais foi quantificado por meio de: i) correlação de dados previstos com os dados GPCP observados e Score de Brier. RESULTADOS: Os mapas mostram variabilidade espacial e temporal dos coeficientes de correlação e índice de Brier. Correlações e índices de concordância mais altos foram observadas no Estado do RS, para as previsões no mês de dezembro e janeiro. Já no mês de fevereiro, as correlações mais altas foram em regiões do Estado do PR. Os valores mais altos de correlação (>0.4) foram observados nessa última região. A figura 3 mostra o coeficiente de correlação entre os valores observados e simulados.
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Fig. xx. Mapas de correlação entre a severidade observada e simulada da ferrugem da soja para o período 1982-‐2005. Previsões válidas para os meses de (a) de dezembro, (b) janeiro e (c) fevereiro.
Fig.4. Maps de score de Brier entre observada e simulada severidade da ferrugem da soja para o período 1982-‐2005. Previsões válidas para os meses de (a) de dezembro, (b) janeiro e (c) fevereiro (anterior à safra). CONCLUSÕES: Conclui-‐se que os dados de previsão climática podem ser utilizados na previsão sazonal da ferrugem asiática, porém com maior confiabilidade nos resultados para determinadas épocas e regiões. Sugere-‐se que a informação gerada por esses modelos não sejam a única indicativa do risco e que se faça maiores ajustes com redução de viés e redução da escala espacial, aumentando a resolução das previsões.
3.3.2 – TRABALHO 2 -‐ Informativos e mapas de risco para o Consórcio Antiferrugem
O Consórcio Antiferrugem é uma iniciativa que se propõe a publicar informações sobre a ferrugem asiática da soja que auxiliem os produtores na tomada de decisão. O objetivo desse trabalho foi elaborar informativos de risco climático durante três safras, de 2009/10 e 2011/12 para serem divulgados na Internet. Através de parceira com o Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), o processo de criação dos mapas nacionais de risco incluídos nos informativos envolveu utilizar dados observados (nos últimos 30 dias) e previstos (para os próximos 7 ou 10 dias) de chuva como entrada em um modelo de severidade da ferrugem para inferir sobre as condições ambientais ideais para o desenvolvimento da doença em nível nacional. Ao todo, quinze edições do informativo foram publicadas no site do consórcio: www.consorcioantiferrugem.net. Figura 1.
a) b) c)
a) b) c)
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Figura 1. Tela inicial da página dos informativos de risco da ferrugem asiática da soja no site www.consorcioantiferrugem.net
Os informativos foram compostos com os seguintes componentes: 1) descrição dasituação atual da ferrugem no país onde eram descritos os números de relatos até o momento; 2) Análise comparativa dos números da safra com safras anteriores; 3) Mapas de monitoramento de risco climático passado (30 dias anteriores) e mapas futuros (7 dias no futuro). As figuras 2 e 3 apresentam um exemplo de sumário do número de relatos e dos mapas de risco.
Figura 3. Distribuição dos relatos de ferrugem, por Estado do Brasil, detectados até o presente momento (esquerda) e somente os detectados a partir de 12 de janeiro de 2011 (direita).
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Figura 3. Tela capturada de um dos informativos disponibilizados no website www.consorcioantiferrugem.net mostrando os mapas de risco climático para o tempo futuro, gerados utilizando as previsões do tempo disponibilizadas pelo CPTEC/INPE.
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4. CONSIDERAÇÕES, DIFICULDADES E PERSPECTIVAS
Considera-‐se que o projeto foi conduzido com êxito e atingiu os objetivos propostos. Os recursos
disponibilizados permitiram o desenvolvimento de todas as atividades previstas, em sua maioria
envolvendo o custeio de viagens dos pesquisadores para coletar dados de campo, visitas de trabalho
e participação em eventos, todos devidamente autorizados pelo CNPq. A bibliografia e os
equipamentos adquiridos permitiram melhorar a estrutura computacional do laboratório de
Epidemiologia, necessária para a execução do projeto. O remanejo de recursos, solicitado ao final do
projeto tendo em vista o grande saldo disponível que não pode ser utilizado nas viagens, foi
importante para possibilitar a aquisição de material de laboratório necessário para a análise de
material vegetal coletado nas viagens para campo de forma a confirmar os casos positivos de
ferrugem asiática.
Duas das três viagens internacionais previstas foram realizadas, ambas pelo coordenador. A
primeira foi para participar de um evento internacional específico sobre a ferrugem asiática da soja,
nos Estados Unidos, e a segunda para uma visita de trabalho no IRI, instituição colaboradora do
projeto, para a execução de algumas análises e discussão dos trabalhos com o pesquisador parceiro
do projeto. As visitas de trabalho no país foram extremamente importantes para a aproximação
entre os grupos. Nesse sentido, foi bastante positiva a integração com outros projetos apoiados pelo
mesmo Edital 64/2008, que tinham um enfoque em temática similar ao do presente projeto. Como
exemplo, o projeto SISALERT, coordenado pela Embrapa Trigo e o projeto DOENÇAS DA SOJA,
coordenado pela Embrapa Soja. No primeiro caso, foram compartilhadas as tecnologias
desenvolvidas pelos grupos de ambos os projetos, viabilizadas por meio de visitas à Embrapa Trigo,
em Passo Fundo. No caso da Embrapa Soja, essa era parceira do projeto e foi de extrema valia
utilizar os dados gerados pelo Consórcio Antiferrugem e disponibilizar os mapas de risco no mesmo,
atividade apoiada pelo projeto coordenado pela Embrapa Soja.
Do ponto de vista de formação de recursos humanos, o projeto propiciou o treinamento de pelo
menos três estudantes de pós graduação diretamente envolvidos nas atividades do projeto, além do
bolsista DTI. Nesse último caso, a participação do bolsista foi essencial na operacionalização das
previsões de risco e elaboração dos mapas e informativos de risco. Além dos produtos gerados,
destaca-‐se o elevado número de produção científica na forma de publicações apresentadas em
formato pôster ou apresentação oral em conferências. Diversos artigos foram produzidos para
revistas magazine (Revista Cultivar e Revista Plantio Direto) direcionadas ao público técnico e
produtores rurais, com as informações geradas pelo projeto. Um artigo científicos foi publicado em
revista internacional e pelo menos quatro outros trabalhos estão em fase de finalização por fazerem
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parte de estudos de pós-‐graduação, os quais serão publicados posteriormente em revistas
científicas da área.
Quanto às dificuldades, conforme mencionado nos relatórios parciais, sentiu-‐se a necessidade de
que uma maior parte dos recursos tivesse sido destinada à bolsas DTI, uma vez que no Edital havia a
limitação de solicitação de bolsas em um percentual fixo do valor total. Devido à natureza
multidisciplinar do projeto, seria importante que mais profissionais tivessem sido agregados aos
diferentes grupos de pesquisa, o que facilitaria a distribuição do trabalho e comprometimento dos
colaboradores. Uma outra dificuldade foi de utilizar o recurso previsto para as viagens. Uma vez que
a maioria da equipe era composta de pesquisadores/professores, os quais não possuem um
calendário muito flexível que permita deslocamentos e visitas de trabalho de maior duração, o que
seria o caso de bolsistas e estudantes dedicados ao projeto. Com isso, não puderam ser realizados
workshops com mais de três membros da equipe do projeto. No entanto, esse fato não interferiu na
dinâmica de trabalho do grupo o qual manteve uma intensa troca de informações seja por internet
ou por meio das visitas individuais realizadas.
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Referências bibliográficas
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