ABSTRACT This study aimed to evaluate the spatial dependence between agrometeorological variables and upland cotton yield the microregion of Cariri Oriental, Paraíba state (Brazil), using weighted spatial modeling system. In this study, we used the historical agricultural production data from the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), observed rainfall data from the Executive Water Management Agency of Paraíba State (AESA), and air temperature averages estimated by the Estima_T software. Spatial regression models (classical - CR, autoregressive - SARM, and spatial error - SEM) were used to correlate the dependent variable (upland cotton yield) with covariates (agrometeorological variables). Fitted model parameters were estimated using the Maximum Likelihood method. Model performance was evaluated based on coefficient of determination (R2), maximum likelihood function logarithm (AIC), and spatial residue analysis. Moreover, an exploratory spatial analysis allowed us to verify spatial autocorrelation between upland cotton yield and agrometeorological elements, using statistical tools such as Moran’s index I.

RESUMO As condições climáticas durante o ciclo da cultura são os principais fatores responsáveis pela produção final de qualquer cultivo. Este estudo teve o objetivo de avaliar as condições atuais e os efeitos dos cenários de mudanças climáticas sobre a produtividade da soja cultivada na região de Matopiba, localizada entre os Estados do Tocantins, Sul e Nordeste do Maranhão, Sul do Piauí e Oeste da Bahia. O modelo AquaCrop, versão 5.0 da FAO foi calibrado com dados do ano de 2014 e validado com os de 2016 em Palmas, TO, usando parâmetros de clima, solo, manejo da cultura coletados em duas campanhas experimentais realizadas entre os meses de junho e outubro nos anos de 2014 e 2016. O desempenho do modelo foi avaliado utilizando os indicadores estatísticos: erro de previsão (EP), coeficiente de determinação (R2), raiz quadrada do erro médio normalizado (RMSEN), coeficiente de eficiência do modelo Nash-Sutcliffe (EF) e o índice de concordância de Willmott (d). Verificou-se que o modelo AquaCrop subestima a produtividade de grãos de soja, na condição de déficit hídrico severo durante todo o ciclo do cultivo. O aumento da concentração de CO2 e da temperatura, projetada pelos modelos climáticos HadGEM2-ES e MIROC5 sob o cenário de estabilização (RCP 4.5) e o cenário de progressão RCP 8.5, contribuem para o aumento da produtividade de soja até o final deste século.

ABSTRACT The climatic conditions along the cycle are the main factors responsible for the final production of any crop. This study aimed to evaluate the current conditions and the effects of climate change scenarios on the yield of soybean grown in the Matopiba region, located between the states of Tocantins, south and northeast of Maranhão, south of Piauí and west of Bahia, Brazil. The AquaCrop model of FAO, version 5.0, was calibrated with data of 2014 and validated with those of 2016, using climate, soil and crop management parameters collected in two experimental campaigns conducted between June and October in 2014 and 2016 in Palmas, TO, Brazil. The performance of the model was evaluated using the following statistical indicators: prediction error (PE), coefficient of determination (R2), normalized root mean square error (NRMSE), Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient (EF) and Willmott’s index of agreement (d). It was verified that the AquaCrop model underestimates soybean grain yield under severe water stress conditions throughout the growing cycle. The increase in CO2 concentration and in the air temperature, projected by the climate models HadGEM2-ES and MIROC5 under the scenario of stabilization (RCP 4.5) and the scenario of progression (RCP 8.5), have contributed to the increase in soybean yield by the end of this century.

RESUMO A escassez de água deve intensificar-se no futuro e a irrigação se tornar alternativa essencial da produção agrícola, especialmente nas regiões áridas e semi-áridas, onde os recursos hídricos disponíveis são limitados. Foram realizados quatro experimentos de campo em ambiente tropical (2013 e 2014) com o objetivo de avaliar o efeito da data de plantio sobre a evapotranspiração da cultura (ETc), o coeficiente de cultura (Kc), as variáveis de crescimento e a eficiência de uso de água de coentro (Coriandrum sativum). Os plantios foram realizadas durante as estações de cultivo de inverno, primavera, verão e outono. A ETc foi obtida através do método do balanço hídrico do solo e da evapotranspiração de referência (ETo) pelo método de Penman-Monteith, utilizando dados coletados de uma estação meteorológica automática localizada próxima à área experimental. Os resultados da pesquisa mostraram que os valores médios de ETc e Kc do coentro foram 139,8 mm e 0,87, respectivamente. A demanda hídrica da cultura foi maior durante o verão e menor no inverno; e no entanto, a sua produtividade é maior no outono e menor no inverno. Os resultados também indicaram que o coentro tem maior produtividade e desenvolvimento de suas variáveis de crescimento durante o período de outono. As variações climáticas exerceram efeitos significativos sobre a maioria das variáveis de crescimento, produtividade, ETc e Kc de coentro cultivadas em ambiente tropical no Brasil.

ABSTRACT The water scarcity is expected to intensify in the future and irrigation becomes an essential component of crop production, especially in arid and semiarid regions, where the available water resources are limited. Four field experiments were carried out at tropical environment in Brazil in 2013 and 2014, in order to evaluate the effect of planting date on crop evapotranspiration (ETc), crop coefficient (Kc), growth parameters and water use efficiency (WUE) of coriander (Coriandrum sativum) plants. The planting dates occurred during winter, spring, summer and autumn growing seasons. ETc was obtained through the soil water balance method and the reference evapotranspiration (ETo) through the Penman-Monteith method, using data collected from an automatic weather station located close to the experimental area. The results of the research showed that the mean values of coriander ETc and Kc were 139.8 mm and 0.87, respectively. Coriander water demand is higher in the summer growing season and lower in the winter; however, its yield is higher in the autumn and lower in the winter. Coriander has higher yield and development of its growth variables in the autumn growing season. The results also indicated that the interannual climate variations had significant effects on most growth variables, as yield, ETc and Kc of coriander grown in tropical environment.

Três experimentos de campo foram conduzidos em ambiente tropical no Brasil com o objetivo de avaliar os efeitos da data de plantio sobre a evapotranspiração (ETc), o coeficiente de cultivo (Kc) e eficiência de uso da água (EUA) de três variedades de alface (Lactuca sativa L.). A cultura foi cultivada em diferentes épocas do ano (outono, inverno e verão) sob clima tropical. Os valores de ETc foram obtidos através do método do balanço hídrico do solo e a evapotranspiração de referência (ETo) pelo método de Penman-Monteith, utilizando dados coletados em uma estação meteorológica automática localizada próxima à área experimental. Os resultados da pesquisa mostraram que os valores médios de ETc e Kc do alface foram 3,5 mm dia-1 e 0,82, respectivamente. A variedade crespa apresentou a maior produtividade (40,8 kg ha-1) durante o plantio de outono. Os resultados também evidenciaram que as três variedades de alface têm respostas diferentes às condições climáticas da região. A maior EUA das três variedades de alface ocorreram quando elas foram cultivadas durante a estação o outono e os valores mais baixos ocorreram durante o cultivo de inverno.

Three field experiments were carried out in a tropical environment in Brazil in order to evaluate the effect of planting date on crop evapotranspiration (ETc), crop coefficient (Kc) and water use efficiency (WUE) of three lettuce (Lactuca sativa L.) cultivars grown in different seasons (autumn, winter and summer) under tropical climate. ETc values were obtained through the soil water balance method and reference evapotranspiration (ETo) through the Penman-Monteith method, using data collected in an automatic weather station located close to the experimental area. The results of the research showed that the mean values of ETc and Kc for lettuce were 3.5 mm day-1 and 0.82, respectively. The curly cultivar showed the highest yield (40.8 kg ha-1) during the autumn transplanting date. Results also showed that the three lettuce varieties have different responses to the climatic conditions. The greatest WUE was observed for the three lettuce varieties when they were grown during the autumn growing season, and the lowest values occurred during the winter growing season.

ABTSRACT Erosion risk mapping and assessment are important for planning of natural resource management tool. The objective of this study was to simulate different scenarios of land use in the Sub-Middle of the São Francisco River Basin using the Soil and Water Assessment (SWAT) model to analyze the effects of changes in sediment yield, making comparisons with the present land use classification. The scenario analysis was (i) vegetation type characteristic of the semiarid region, (ii) growing corn and (iii) bare soil. For calibration procedure, the first three years of time series from 1993 to 1994 were validated using data from 1995 to 2004. The SWAT model employs the Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) to compute soil erosion data. The results of simulations for different land uses allowed the identification of areas with a high potential for erosion by water. The major impact produced by sediment inflow was in the bare soil scenario, corresponding to an increase of 93.7% over the current land use. The landscape management in river basins using SWAT model can help identify areas particularly susceptible to erosion process.