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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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Agrometeorologia 2011
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.
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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.
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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.
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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;
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Próxima Aula:
Prática 3
21/04/2011
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