IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON CROPS: COFFEE, WHEAT, CORN, BEAN AND SOYBEAN IN THE ALTO PARANAPANEMA BASIN

Abstract

IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON CROPS: COFFEE, WHEAT, CORN, BEAN AND SOYBEAN IN THE ALTO PARANAPANEMA BASIN

FRANCISCA FRANCIANA SOUSA PEREIRA¹; RODRIGO MÁXIMO SÁNCHEZ ROMÁN²; ALBA MARIA GUADALUPE ORELLANA GONZALEZ² E RENATA TEIXEIRA DE ALMEIDA MINHONI ³

1 Universidade Estadual do MAranhão, UEMA, Rua 28 de Juno Sul, SN, Vila Militar, CEP: 65760-000, Presidente Dutra - MA, Brazil. E-mail: francisanasousap@gmail.com, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2610-7888.

2 Departamento de Engenharia Rural, Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista (UNESP) Campus de Botucatu. Fazenda Experimental Lageado, Avenida Universitária, nº 3780, Altos do Paraíso, CEP: 18610-034, Botucatu – SP. Brasil. E-mail: rodrigo.roman@unesp.br, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5957-061X

2 Departamento de Engenharia Rural, Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista (UNESP) Campus de Botucatu. Fazenda Experimental Lageado, Avenida Universitária, nº 3780, Altos do Paraíso, CEP: 18610-034, Botucatu – SP. Brasil. E-mail: oregonza9@gmail.com.

3 Departamento: Centro de Ciências Exatas e Aplicadas. Instituição de origem: Centro Universitário Sagrado Coração (UNISAGRADO). País: Brasil. E-mail: renata.minhoni@unisagrado.edu.br, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8040-8852

1 ABSTRACT

The objective of this study was to adapt a simulation model of water use efficiency in citrus species, ESM-Citrus, which was previously developed and estimate the effects of climate change on yields and water use efficiency in the cultivation of coffee, wheat, corn, bean, and soybean in the Alto Paranapanema basin (BH-ALPA), São Paulo State, Brazil. A systemic analysis of crop yields was carried out, including the interactive effects of factors that interfere with the process of biomass formation: carbon dioxide (CO₂), air temperature, transpiration, irrigation depth, leaf area index and/or canopy volume, reference evapotranspiration and precipitation. Climate and yield data (under irrigated and no irrigated conditions) from farmers of the Planting in the Straw Irrigators Association of Southwestern São Paulo (ASPIPP). Part of the FAO (AquaCrop) models were used. With the systems dynamics methodology, different climatic scenarios were modeled. It was concluded that the CO₂ concentrations projected by IPCC, the scenario of sustainable CO₂ emissions, BAU (387–544 ppm), with a temperature of approximately 32°C, will provide greater water use efficiency in future decades. In contrast, the scenario of maximum CO₂ emissions, MAX (413–1142 ppm), will result in a marked reduction in water use efficiency in crops.

Keywords: System dynamics, water resources, agricultural production, climatic variability

PEREIRA, F. F. S.; SÁNCHEZ-ROMÁN, R. M.; GONZALEZ, A. M. G. O.; MINHONI, R. T. A.

IMPACTO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS NAS CULTURAS: CAFÉ, TRIGO, MILHO, FEIJÃO E SOJA NA BACIA DO ALTO PARANAPANEMA

2 RESUMO

O objetivo deste estudo foi adaptar um modelo, de simulação de eficiência do uso da água em espécies cítricas, ESM-Citrus, previamente desenvolvido, para estimar os efeitos das mudanças climáticas sobre a produtividade e a eficiência do uso da água no cultivo de café, trigo, milho, feijão e soja na bacia do Alto Paranapanema (BH-ALPA), estado de São Paulo, Brasil. Foi realizada uma análise sistêmica da produtividade das culturas, incluindo os efeitos interativos de fatores que interferem no processo de formação de biomassa: dióxido de carbono (CO₂), temperatura do ar, transpiração, lâmina de irrigação, índice de área foliar e/ou volume do dossel, evapotranspiração de referência e precipitação. Obteve-se dados de clima e do rendimento (nas condições irrigada e não irrigada), este último junto aos produtores credenciados à Associação do Sudoeste Paulista de Irrigantes e Plantio na Palha (ASPIPP). Parte dos modelos da FAO (AquaCrop) foi utilizada. Com a metodologia de dinâmica de sistemas, diferentes cenários climáticos foram modelados. Concluiu-se que as concentrações de CO₂ projetadas pelo IPCC, o cenário de emissões sustentáveis ​​de CO₂, BAU (387–544 ppm), com uma temperatura de aproximadamente 32 °C, proporcionarão maior eficiência no uso da água nas próximas décadas. Em contraste, o cenário de emissões máximas de CO₂, MAX (413–1142 ppm), resultará em uma redução acentuada na eficiência do uso da água nas culturas.

Palavras-chaves: Dinâmica de sistemas, recursos hídricos, produção agrícola, variabilidade climática