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Soybean productivity has doubled in the last two decades, driven by genetic improvement (earlier cultivars) and management practices. Published studies indicate limited nitrogen (N-gap) for high-yield soybeans, that is, as soil nitrogen sources (NS) in conjunction with N2 biological fixation (NBF) are not sufficient to require the crop's N demand. We hypothesize that a shorter crop cycle duration leads to a larger N-gap. To test, we followed a protocol based on the N demand of the crop according to its potential, synchronizing the nutrient supply with the N demand and the crop phenology, performing fractional N applications (treatment, N-complete) in relation to a zero-N treatment that forced a culture dependent on FBN and NS. Experiments were carried out in five locations in southern Brazil, with a dataset with large potential yield PP 2.7 to 7.0 Mg ha-¹, maturation group (GM) 5.0 to 6.8 and duration of cycle (102 to 138 days). Aboveground dry mass (MSS) was collected throughout the cycle to evaluate the crop growth rate (TC) of the two N treatments. Grain, protein and oil yield and their concentrations, grain mass, number of grain and legumes were measured in both N treatments at physiological maturity. The data set separated into three groups: short (GM, 5.0 to 5.2); medium (GM, 5.5 to 5.9) and long (GM, 6.2 to 6.8), henceforth called. The results indicate that the shorter the cycle, the greater the N-gap in grain yield, short GM with N-gap (18.5%, 0.85 Mg ha-¹), medium GM (3.5%, 0, 15 Mg ha-¹) and GM long N-gap close to zero contrasting the N-complete minus the zero-N. The shorter MG had the highest response to N addition, increasing a maximum TC (3 gm−² d-¹), MSS in R3 (1.1 Mg ha-¹), grain mass (16 mg) number of legumes and grains (14.4% and 13.5%, respectively). Protein productivity also increased (short GM, 0.34 Mg ha-¹, long GM, 0.07 Mg ha-¹) and oil (short GM, 0.12 Mg ha-¹). The results indicated (i) the N-gap in grain yield increases as the soybean cycle length decreases, (ii) the effect of limiting N on soybean growth and on protein and oil yield is greater when the cycle duration is shorter, however, when fertilized, protein concentration increases without reducing the oil concentration in genotypes with longer cycle duration. A produtividade de soja duplicou nas últimas duas décadas, impulsionada pelo aprimoramento genético (cultivares mais precoces) e práticas de manejo. Estudos recentes indicam fornecimento limitado de nitrogênio (lacuna-N) para soja de alta produtividade, ou seja, as fontes de nitrogênio do solo (NS) em conjunto com a fixação de N2 (FBN) não são suficientes para suportar a demanda de N da cultura. Nossa hipótese é que uma menor duração do ciclo da cultura propicia uma maior lacuna-N. Para testar, seguimos um protocolo baseado na demanda de N da cultura de acordo com seu potencial, sincronizando o fornecimento do nutriente com a demanda de N e a fenologia da cultura, realizando aplicações fracionadas de N (tratamento, N-completo) comparado a um tratamento zero-N que forçou a cultura a depender da FBN e NS. Foram conduzidos experimentos em cinco locais do sul do Brasil, com um conjunto de dados com amplo potencial de produtividade PP 2.7 a 7.0 Mg ha-1, grupo de maturação (GM) 5.0 a 6.8 e duração do ciclo (102 a 138 dias). A massa seca acima do solo (MSS) foi coletada ao longo do ciclo para avaliar a taxa de crescimento da cultura (TC) dos dois tratamentos de N. A produtividade de grãos, proteína e óleo e suas concentrações, massa do grão, número de grão e legumes foram mensurados em ambos tratamentos de N na maturidade fisiológica. O conjunto de dados foi separado em três grupos: curto (GM, 5.0 a 5.2); médio (GM, 5.5 a 5.9) e longo (GM, 6.2 a 6.8), doravante assim chamados. Os resultados indicam que quanto menor o ciclo, maior a lacuna-N na produtividade de grãos, GM curto com lacuna-N (18.5%, 0.85 Mg ha-¹), GM médio (3.5%, 0.15 Mg ha-¹) e GM longo lacuna-N próxima de zero contrastando o N-completo menos o zero-N. O GM curto teve a maior resposta quando fertilizado com N versus zero-N, incrementando a TC máxima (3 g m−² d-¹), MSS em R3 (1.1 Mg ha-¹), massa do grão (16 mg) número de legumes e grãos (14.4% e 13.5%, respectivamente). A produtividades de proteína também incrementou (GM curto, 0.34 Mg ha-¹, GM longo, 0.07 Mg ha-¹) e óleo (GM curto, 0.12 Mg ha-¹). Os resultados indicam (i) a lacuna-N na produtividade de grãos aumenta conforme reduz a duração do ciclo da soja, (ii) o efeito da limitação de N no crescimento da soja e na produtividade de proteína e óleo é maior quanto menor a duração do ciclo, entretanto, quando fertilizada a concentração de proteína incrementa sem reduzir a concentração de óleo para os ciclos longos.

With the growing global concern regarding the lack of food, the rice culture should gain even more prominence in the coming decades. This scenario directly impacts efforts that must be made in this sector and the use of technologies becomes more relevant to this reality. In this line of new technologies there is SimulArroz, a mathematical model based on processes that simulates the growth, development and productivity of cultivars until then adapted to the southern region of Brazil. Thus, the objective is to calibrate and evaluate the SimulArroz model for two new rice cultivars. Experiments were carried out at the Regional Research Station of the Instituto Rio Grandense do Arroz in Cachoeirinha / RS, and data from the Value of Cultivation and Use (VCU) tests of the Brazilian Agricultural Research Corporation (EMBRAPA Clima Temperado) in Alegrete, Capão do Leão were used , Santa Vitória do Palmar and Uruguaiana in Rio Grande do Sul, in addition to experiments in the experimental area of EMBRAPA Arroz e Feijão in Goianira / GO, representing the tropical region of Brazil. Haun Stage (HS) evaluations were carried out for the cultivars BRS Pampa and BRS Catiana from the beginning of the crop development until the formation of the flag leaf and phenology evaluations according to the scale of Counce et al. (2000). Plant collections for the determination of dry matter were carried out in Cachoeirinha for a BRS Pampa and BRS Catiana cultivar and in Goianira for a BRS Catiana cultivar. The model was calibrated and evaluated to simulate in an acceptable way the number of leaves in the main stalk, the phenology and accumulation of total dry matter of the aerial part of leaves, stalks and grains, and also for the productivity of cultivars in the tropical region of Brazil, enabling apply the model in the tropical region of irrigated rice production. Com a crescente preocupação mundial em relação a falta de alimentos, a cultura do arroz deve ganhar ainda mais destaque nas próximas décadas. Esse cenário impacta diretamente em esforços que devem ser realizados nesse setor e o uso de tecnologias se torna mais relevante diante dessa realidade. Nessa linha de novas tecnologias tem-se o SimulArroz, um modelo matemático baseado em processos que simula o crescimento, desenvolvimento e produtividade para cultivares até então adaptadas para a região Sul do Brasil. Desse modo, o objetivo é calibrar e avaliar o modelo SimulArroz para duas novas cultivares de arroz. Foram realizados experimentos na estação regional de Pesquisa do Instituto Rio Grandense do Arroz de Cachoeirinha/RS, e utilizados dados de ensaios de Valor de Cultivo e Uso (VCU) da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA Clima Temperado) em Alegrete, Capão do Leão, Santa Vitória do Palmar e Uruguaiana no Rio Grande do Sul, além de experimentos na área experimental da EMBRAPA Arroz e Feijão em Goianira/GO, representando a região tropical do Brasil. Foram realizadas avaliações de Haun Stage (HS) para as cultivares BRS Pampa e BRS Catiana do início do desenvolvimento da cultura até a formação da folha bandeira e avaliações de fenologia conforme a escala de Counce et al. (2000). As coletas de plantas para a determinação de matéria seca foram realizadas em Cachoeirinha para a cultivar BRS Pampa e BRS Catiana e em Goianira para a cultivar BRS Catiana. O modelo foi calibrado e avaliado para simular de forma aceitável o número de folhas no colmo principal, a fenologia e acúmulo de matéria seca total da parte aérea de folhas, colmos e grãos e também para a produtividade de cultivares na região tropical do Brasil, possibilitando aplicar o modelo na região tropical de produção de arroz irrigado.

Due to the over concentration of the rice production in Asia, the study and comprehension of rice producing chains outside this continent are key do guarantee the global food security. The objective of this work was quantify the Yield potential (Yp), and Yield gap (Yg) of irrigated rice in Argentina; identify the main management practices that explain the gaps; identify that current yield plateau in Argentina is being caused by the ceiling of the Yp or it can be reverted by increasing the yield trough adjusting management practices; and validating the SimulArroz and ORYZA models to Argentina. The study was done by analyzing field data from more than 2,700 field across 10 growing seasons, and by estimations with the crop simulation model SimulArroz and ORYZA v3. The average irrigated rice yield potential for subtropical Argentina estimated by the SimulArroz model ranged from 3.8 to 15.6 Mg ha−¹, and from 7.6 to 14.3 Mg ha−¹ in the ORYZA v3. Yp was higher in Southern (15.1 Mg ha−¹) and lower in Northern (13.4 Mg ha−¹), and the highest values of Yp were found in the sowing dates of September and October. The Yg in Argentina is 53% of the Yp, ranging from 47 to 56% across regions. The main management factors affecting farmers yield is absence of crop rotation, sowing dates and irrigation. The increase in the rice production in Argentina if the fields close the exploitable gap would be 916,091 tons of rice annually, or an increase of 42% in the Argentina rice production without increase the sowed area. The yield plateau in rice production in Argentina can be changed by adopting management practices that increase the average grain yield. There is room to increase the average rice yield in Argentina by closing the yield gap. Devido à superconcentração da produção de arroz na Ásia, o estudo e compreensão das cadeias produtoras de arroz fora deste continente são fundamentais para garantir a segurança alimentar global. O objetivo deste trabalho foi quantificar o potencial de produtividade (Yp) e a lacuna de produtividade (Yg) de arroz irrigado na Argentina; identificar as principais práticas de manejo que explicam as lacunas; identificar se a atual estagnação nos ganhos de produtividade na Argentina está sendo causado pelo produtores atingirem o teto do Yp ou pode ser revertido com o aumento da produtividade por meio do ajuste em práticas de manejo; e validação dos modelos SimulArroz e ORYZA para a Argentina. O estudo foi feito através da análise de dados de campo de mais de 2.700 lavouras em 10 safras e por estimativas com o modelo de simulação de cultura ORYZA v3 e SimulArroz. O potencial de rendimento médio do arroz irrigado para a Argentina subtropical estimado pelo modelo SimulArroz variou de 3,8 a 15,6 Mg ha−¹ e de 7,6 a 14,3 Mg ha−¹ no ORYZA v3. O Yp foi maior no Sul (15,1 Mg ha −¹) e menor no Norte (13,4 Mg ha −¹), e os maiores valores de Yp foram encontrados nas datas de semeadura de setembro e outubro. O Yg na Argentina é 53% do Yp, variando de 47 a 56% entre as regiões. Os principais fatores de manejo que afetam a produtividade dos agricultores são a ausência de rotação de culturas, datas de semeadura e irrigação. O aumento da produção de arroz na Argentina se as lavouras atingissem a lacuna explorável seria de 916.091 toneladas de arroz anuais, ou um aumento de 42% na produção de arroz da Argentina sem aumentar a área semeada. A estagnação nos ganhos de produtividade de arroz na Argentina pode ser revertida com a adoção de práticas de manejo que aumentem a produtividade média de grãos. Há espaço para aumentar a produtividade média de arroz na Argentina, diminuindo a lacuna de produtividade.

In the search for the sustainable intensification of rice production, 349 production units (UDs) (10,182.9 ha) were carried out during the 2017, 2018 and 2019 growing seasons in the 6 irrigated rice producing regions in Rio Grande do Sul (RS), Brazil. The objectives were: i. determine how many % of the yield potential (Yp) the high yield fields are; ii. to determine the sowing date in the six riceproducing regions in Rio Grande do Sul that allow reaching high yield at field level; iii. Determine the increase in paddy rice production in RS, if all crops reach 80% of the potential yield. The UDs were divided into quartiles, the Yp was estimated for the first (low yields, BP) and fourth quartile (high yields, AP). The sowing date factor was determined by comparing the AP x BP through the t test or Mann-Whitney Rank and through the boundary function that the yield loss per day of delay in the sowing date. AP UDs are between 66 and 105% of Yp. The sowing dates of these crops are between 09/19 and 11/08 and varied according to the rice producing region. Yield losses as a function of sowing date ranged from 62 to 450 kg ha-1 day-1. With the use of good management practices, with the best sowing time and an 80% increase in Yp in all irrigated rice crops, it is possible to increase the production of paddy rice in RS by 4 million tons in the current area arable Na busca da intensificação sustentável da produção de arroz foram conduzidas 349 unidades de produção (UDs) (10.182,9 ha) durante as safras 2017, 2018 e 2019 em lavouras de arroz irrigado nas 6 regiões produtoras no Rio Grande do Sul (RS), Brasil. Os objetivos foram: i. determinar quantos % do potencial de produtividade (Yp) estão as lavouras de altas produtividades; ii. determinar a época de semeadura nas seis regiões produtoras de arroz no Rio Grande do Sul que permitem alcançar alta produtividade a nível de lavoura; iii. determinar o incremento de produção de arroz em casca, se todas as lavouras alcançarem 80% do do potencial de produtividade. As UDs foram divididas em quartis, foi estimado o Yp para o primeiro quartil (baixas produtividades, BP) e quarto quartil (altas produtividades, AP). O fator data de semeadura foi determinado comparando as AP x BP através do test t ou Mann-Whitney Rank e através da função limite foi determinado a perda de produtividade por dia de atraso na data de semeadura. As UDs de AP estão entre 66 e 105% do Yp. As épocas de semeaduras destas lavouras estão entre os dias 19/09 a 08/11 e variaram de acordo com a região produtora de arroz. As perdas de produtividade em função da época de semeadura variaram de 62 a 450 kg ha-1 dia-1 no banco de dados analisado. Com a utilização de boas práticas de manejo e alcançando 80% do Yp é possível aumentar a produção de arroz em casca no RS em 4 milhões de toneladas na atual área agricultável.

Rice (Oryza sativa L.) yield potential is defined by the availability of solar radiation during the growing season. The reduction of solar radiation pointed out by future climate change scenarios and in “El Niño” years in Southern Brazil can reduce crop yield. The objectives of this study are to indicate at which development phase the productivity is most penalized as a result of solar radiation restriction, and to estimate how much the crop fails to produce on a cloudy day at each development phase. Were used screens with 24%, 36% and 43% restriction intensity of incident solar radiation at vegetative, reproductive and grain filling phases besides a control treatment with 0% solar radiation restriction. The field experiments were conducted at 4 sites (Cachoeirinha, Santa Maria, Agudo e Itaqui) during the growing seasons 2017/18 e 2018/19 in Rio Grande do Sul, Brazil. We identified that the penalty on productivity as a result of solar radiation restriction is more intense during grain filling (142,1 kg ha-1dia-1), followed by the reproductive phase (126,1 kg ha-1dia-1) and vegetative phase (28,1 kg ha-1dia-1). These results are important to optimize the sowing date management and to direct genetic improvement programs in the search for more efficient cultivars in the solar radiation use. O potencial de produtividade de arroz (Oryza sativa L.) é definido pela disponibilidade de radiação solar durante o ciclo de desenvolvimento. A redução na disponibilidade de radiação solar devido as mudanças climáticas e em anos de El Niño no Sul do Brasil podem reduzir a produtividade do arroz. Os objetivos deste estudo são: 1) determinar a fase do desenvolvimento em que a produtividade é penalizada pela restrição de radiação solar e 2) quantificar a redução de produtividade em um dia nublado nas fases vegetativa, reprodutiva e enchimento de grãos. Foram utilizadas telas com 24%, 36% e 43% de restrição da radiação solar incidente nas fases vegetativa, reprodutiva e de enchimento de grãos, além de um tratamento testemunha. Os experimentos foram conduzidos em 4 locais (Cachoeirinha, Santa Maria, Agudo e Itaqui) nas safras 2017/18 e 2018/19 no Rio Grande do Sul, Brasil. A penalização na produtividade devido à restrição de radiação solar foi maior na fase de enchimento de grãos (142,1 kg ha-1dia-1), seguida da fase reprodutiva (126,1 kg ha-1dia-1) e vegetativa (28,1 kg ha-1dia-1). Estes resultados são importantes para otimizar o manejo da época de semeadura e para direcionar os programas de melhoramento genético na busca de cultivares mais eficientes no uso da radiação solar.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Knowledge of the water consumption of a crop throughout its cycle is essential for good irrigation management and to ensure maximum productivity. Thus, the objectives in this dissertation were: (i) Evaluate the effects of irrigation and cultural remains on the quality of the floral stems of the gladiolus; (ii) to determine the evapotranspiration (ETc) and the crop coefficients of the gladiolus in planting systems with and without soil mulching and ; (iii) fractionate the ETc in transpiration of the crop (Tc) and evaporation of the soil (Es), deriving the coefficient of basal culture (Kcb) and evaporation (Ke). Two field experiments were carried out with two gladiolus cultivars, two planting systems (with mulching and without mulching) and two water regimes (with irrigation and without irrigation). In both experiments, plant height, soil cover fraction by crop, leaf área, and leaf area index were evaluated. The water content in the soil was monitored for the purpose of irrigation management and simulation of the soil water balance. The soil water balance model - SIMDualKc was used to estimate the ETc of the crop, fractioning it in the Es and transpiration components of the Tc plant. The results showed that the soil cover with straw did not influence the quality of flower stems of the gladiolus. Irrigation contributes to increasing the quality of floral stems of the gladiolus, providing greater plant height, longer spike length, larger stem diameter and a greater number of florets per spike. Among cultivars, only the length of the spike showed significant differences. The SIMDualKc model was calibrated and validated for gladiolus. The mean initial and final Kcb values calibrated by the model were: 0.20, 0.50 and 0.50. ETc showed differences between cultivars in different treatments, ranging from 265 to 301 mm. Es represents an important fraction of the ETc throughout the gladiolus cycle, especially when the soil is not covered, being an important parameter to be considered in the management of gladiolus irrigation. O conhecimento do requerimento hídrico de uma cultura ao longo do seu ciclo é crucial para um melhor manejo da irrigação e garantir a máxima produtividade. Assim, os objetivos dessa dissertação foram: (i) Avaliar os efeitos da irrigação e restos culturais na qualidade das hastes florais do gladíolo; (ii) determinar a evapotranspiração (ETc) e os coeficientes de cultura do gladíolo em sistemas de plantio com e sem cobertura do solo com palha e; (iii) fracionar a ETc em transpiração da cultura (Tc) e evaporação do solo (Es), derivando o coeficiente de cultura basal (Kcb) e de evaporação (Ke). Foram realizados dois experimentos de campo com duas cultivares de gladíolo, dois sistemas de plantio (com palha e sem palha) e dois regimes hídricos (com irrigação e sem irrigação). Em ambos os experimentos foram avaliados a altura de plantas, fração de cobertura do solo pela cultura, área foliar e índice de área foliar. O conteúdo de água no solo foi monitorado para fins do manejo da irrigação e simulação do balanço hídrico do solo. O modelo do balanço hídrico do solo – SIMDualKc foi utilizado para estimar a ETc da cultura, fracaionando-a nos componentes de Es e transpiração da planta Tc. A cobertura do solo com palha não influenciou a qualidade de hastes florias do gladíolo. A irrigação possibilitou o aumento da qualidade de hastes florais do gladíolo, proporcionando maior altura de plantas, maior comprimento do pendão, maior diâmetro da haste e maior número de floretes por haste. Entre cultivares, apenas o comprimento do pendão apresentou diferenças significativas. O modelo SIMDualKc foi calibrado e validado para a cultura do gladíolo. Os valores de Kcb inicial médio e final calibrados pelo modelo foram: 0,20, 0,50 e 0,50. A ETc apresentou diferenças entre as cultivares nos diferentes tratamentos, variando de 265 a 301 mm. A Es representa uma fração importante da ETc da cultura do gladíolo durante todo o ciclo da cultura, especialmente quando o solo não tem cobertura, sendo um importante parâmetro a ser considerado na gestão da irrigação do gladíolo.

The increase in the world population, which may exceed 10 billion in 2050, will require low-cost and easy production. As a result, cassava (Manihot esculenta Crantz) was chosen by the UN as the 21st century crop. The objective of this study was to verify the influence of fertilization and the period of weed control on the growth and development of the cassava crop, and to determine a morphological indicator to identify the beginning of starch accumulation (BSA) and the yield in cassava cultivars. Two studies were carried out, the first was conducted in cassava field in Ibarama and Santa Maria in Rio Grande do Sul in 2018/2019 representing the management practices carried out by farmers such as the fertilizer amount and weed control. The second study was carried out in Santa Maria in the 2018/2019 and 2019/2020 growing season in order to determine the number of leaves at the beginning of starch accumulation and the yield of seven registered and unregistered cassava cultivars. The yield of tuberous roots when fertilizing and controlling weeds was 43.5 Mg ha-¹, reaching 80% of the yield potential, besides of the 50% increase the accumulation in shoot dry matter. BSA can be identified by the morphological indicator number of leaves, ranging from 24 leaves in IAC 576 cultivar to 33 leaves in Fepagro RS13 cultivar. O aumento da população mundial, que poderá exceder 10 bilhões em 2050, exigirá a produção de alimentos de baixo custo e fácil produção. Em virtude disso, a mandioca (Manihot esculenta Crantz) foi eleita pela ONU a cultura do século XXI. O objetivo desse estudo foi verificar a influência da adubação e o período de controle de plantas daninhas no crescimento e desenvolvimento da cultura da mandioca, e determinar um indicador morfológico para identificar o início da acumulação de amido (IAA) e a produtividade em cultivares de mandioca. Foram realizados dois estudos, o primeiro foi conduzido em lavouras de mandioca em Ibarama e Santa Maria no Rio Grande do Sul em 2018/2019 representando as práticas de manejo realizadas pelos agricultores como a quantidade de fertilizantes e o controle de plantas daninhas. O segundo estudo foi realizado em Santa Maria nos anos agrícolas 2018/2019 e 2019/2020 com o objetivo de determinar o número de folhas no início de acumulação de amido e a produtividade de sete cultivares registradas e não registradas de mandioca. A produtividade de raízes tuberosas quando realizado a adubação e controle de plantas daninhas foi de 43,5 Mg ha-¹, atingindo 80% do potencial de produtividade, além do aumento no acúmulo de matéria seca de parte área em 50%. O IAA pode ser identificado pelo indicador morfológico número de folhas, variando de 24 folhas na cultivar IAC 576 até 33 folhas na cultivar Fepagro RS13.

The statice is an important and appreciated cut flower, as its stems have high post-harvest quality, such as which add value and lightness to the floral arrangements. In Brazil, statice crops are concentrated in winter and spring, with the sale of stems on the dead date. The production of statice is easily carried out by small rural producers, since the crop does not need infrastructure, it can be cultivated in the field and has a low implementation cost. Studies involving phenology, growth, development and the requirements of this species are limited or very old. This dissertation has as main objective to contribute to increase the knowledge about the development and growth of the statice in order to assist the rural producers improving the management of this flower culture and consequently to improve the management, productivity and the quality of floral stems of statice. In the years 2019 and 2020, experiments were carried out in the field of transplantation times using assorted statice seeds (mix); an experiment in a protected environment with two cultivars (QIS Purple and QIS Yellow); and an experiment to test periods of vernalization with one cultivar (QIS Yellow). These experiments were carried out at different times, with different cultivars and seed mix to test the hypotheses of this work, put the above objectives into practice and achieve results and responses for rural producers, as well as increasing the knowledge of this flower culture. This was made possible through daily measurements and evaluations and field observations. In view of this, the results achieved enabled the development of a phenological scale for the statice culture with three phases: germination, vegetative and reproductive, which describe the development based on morphological characters and management practices. The determination of an empirical mathematical equation and the shape coefficient to estimate the leaf area of the crop, with the potential equation AF = 0.5996. (CL) the one that best adjusted the data for the statice culture and, finally, the adaptation of a domestic refrigerator in a BOD prototype to vernalize statice seedlings and other propagating materials enabling the production of statice cut flowers in more of a time of year. A statice é uma importante e amplamente apreciada flor de corte, pois suas hastes florais apresentam alta durabilidade pós-colheita, as quais agregam valor e leveza aos arranjos florais. No Brasil, cultivos de statice são concentrados no inverno e primavera, com comercialização das hastes na data de Finados. A produção de statice é facilmente realizada por pequenos produtores rurais, visto que a cultura não necessita de infraestrutura especializada, pode ser cultivada a campo aberto e tem baixo custo de implementação. Estudos envolvendo fenologia, crescimento, desenvolvimento e as exigências desta espécie são limitados ou muito antigos. Esta dissertação tem como objetivo contribuir para aumentar o conhecimento sobre o desenvolvimento e crescimento da statice com vistas a auxiliar os produtores rurais melhorando o manejo dessa cultura florícola e consequentemente melhorar o manejo, produtividade e a qualidade de hastes florais de statice. Nos anos de 2019 e 2020 foram realizados experimentos a campo, em diferentes épocas de transplantio, utilizando sementes de statice sortida (mix); um experimento em ambiente protegido com duas cultivares (QIS Purple e QIS Yellow); e um experimento pra testar períodos de vernalização com uma cultivar (QIS Yellow). Estes experimentos foram realizados em diferentes épocas, com diferentes cultivares e mix de sementes para testar as hipóteses desse trabalho, colocar em prática os objetivos supracitados e alcançar resultados e respostas para os produtores rurais, bem como aumentar o conhecimento desta cultura florícola. Isso foi possível através de medidas e avaliações diárias e observações de campo. Diante disso, os resultados alcançados possibilitaram o desenvolvimento de uma escala fenológica para a cultura da statice com três fases: germinação, vegetativa e reprodutiva, as quais descrevem o desenvolvimento baseado em caracteres morfológicos e práticas de manejo. A determinação de uma equação matemática empírica e o coeficiente de forma para estimar a área foliar da cultura, sendo a equação potencial AF = 0,5996 . (C.L) a que melhor ajustou os dados para a cultura da statice e, por fim, a adaptação de uma geladeira doméstica em um protótipo de BOD para vernalizar mudas de statice e demais materiais propagativos possibilitando a produção de flores de corte de statice em mais de uma época do ano.

The growing demand for food in the world presents as the main alternative the need to increase the productivity of agricultural crops, where the soybean crop (Glycine max (L.) Merril), has a central role. Knowing the potential productivities, productivity gaps and causes of lost productivity allows directing actions by farmers, extension workers, technicians and research. In the state of Rio Grande do Sul, the expansion of the crop has been taking place in the southern half of the state, a region traditionally producing irrigated rice with characteristics of soil and management quite different from the northern half of the state. The objective of this project was to determine the potential and productivity gaps of soybean cultivated in rotation with irrigated rice. Potential yields were estimated by mathematical model, experimentally achievable yields were defined by a network of experiments conducted in recent years and a survey of data from farmers' crops allowed to define potentials, existing gaps and possible causes of lost productivity in this important agricultural production environment from the country. A crescente demanda por alimentos no mundo apresenta como principal alternativa a necessidade de aumentar a produtividade das culturas agrícolas, onde a cultura da soja (Glycine max (L.) Merril), surge com papel central. Conhecer as produtividades potenciais, lacunas de produtividade e causas da perda de produtividade permite direcionar ações de agricultores, extensionistas, técnicos e pesquisa. No estado do Rio Grande do Sul, a expansão da cultura vem ocorrendo na metade sul do estado, região tradicionalmente produtora de arroz irrigado apresentando características de solo e de manejo bastante distintas da região tradicionalmente produtora. O objetivo deste trabalho foi determinar o potencial e as lacunas de produtividade da cultura da soja cultivada em rotação com o arroz irrigado. Produtividades potenciais foram estimadas por modelo matemático, produtividades atingíveis experimentalmente foram definidas por uma rede de experimentos conduzidas nos últimos anos e um levantamento de dados de lavouras de produtores permitiram definir potenciais, lacunas existentes e possíveis causas de perda de produtividade nesse importante ambiente de produção agrícola do país.

Cassava is characterized as sensitive to excess of water. Flooding periods directly interfer with the availability of oxygen in the soil, affecting the aerobic processes of the plants. The objectives of this study were: (i) to characterize the effects of excess water on the soil on cassava growth and development; (ii) to identify management practices that reduce the impact of excess water on cassava productivity, and (iii) to estimate the yield potential (PP) and quantify the yield gap (LP). The effects of excess water were evaluated through experiments in vases and in the field and to obtain the PP, the Simanihot model used was. The LP calculated was through the difference between the PP and the yield of the field experiment. Cultivation in vases indicated greater damage to cassava after exposure of 96 and 120 hours of excess water. After 24 hours of excess water about 20% of the plants did not emerge and after 96 hours of excess the emergence of plants was null. In the field, the use of raised beds guaranteed about 60% of the emergency. At the beginning of plant development, 96 and 120 hours of excess water resulted in premature senescence of the leaves. The use of raised beds is a management practice that reduces the impact of excess water. The PP was 11.95 Mg ha-1 for leaves, 61.5 Mg ha-1 for stems and 60.4 Mg ha-1 for roots, and plantings in the months of August and September expressed the maximum PP of up to 27 Mg ha-1. A mandioca é caracterizada como sensível ao excesso hídrico. Períodos de alagamento interferem diretamente na disponibilidade de oxigênio no solo, afetando os processos aeróbios das plantas. Os objetivos desse estudo foram: (i) caracterizar os efeitos do excesso hídrico no solo no crescimento e desenvolvimento da mandioca; (ii) identificar práticas de manejo que reduzam o impacto do excesso hídrico na produtividade de mandioca, (iii) estimar o potencial de produtividade (PP) para quantificar a lacuna de produtividade (LP). Os efeitos do excesso hídrico foram avaliados através de experimentos em vasos e a campo e para obter o PP foi utilizado o modelo Simanihot. A LP foi calculada através da diferença entre o PP e as produtividades do experimento a campo. O cultivo em vasos indicou maiores danos na mandioca após exposição de 96 e 120 horas de excesso hídrico. A cada 24 horas de excesso hídrico, cerca de 20% das plantas não emergiram e, depois de 96 horas de excesso, a emergência foi nula. A campo, o uso de camalhões garantiu cerca de 60% da emergência. No início do desenvolvimento das plantas, 96 e 120 horas de excesso hídrico resultou em senescência prematura das folhas. O uso de camalhão é uma prática de manejo que reduz o impacto do excesso hídrico. O PP foi de 11,95 t ha-1 de folha, 61,5 t ha-1 de haste e 60,4 t ha-1 de raiz, sendo que plantios nos meses de agosto e setembro expressaram os máximos PP. Foram encontradas LP de até 27 t ha-1.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Gladiolus (Gladiolus x grandiflorus Hort.), is a cut flower propagated by corms, very popular for its diversity of colors and robustness. The objectives in this dissertation were: (i) describe a production protocols for gladiolus corms from the floral stem production, (ii) verify the answer of gladiolus to vernalization and evaluate a nonlinear vernalization response function, (iii) characterize the effect of sprouting stages and the planting depths of gladiolus corms in the sprouting phase, in the occurrence of harvest point date and in the perform an analysis of the performance of the PhenoGlad model in relation these factors. The technique of producing gladiolus corms is little known and due the scarcity of information, a corm production protocol has been described, step by step, for this culture. Field experiments were conducted during three years (2016, 2017 and 2018) to determine how the management of corms can affect the production of gladiolus floral stems. Gladiolus corms were exposed a different vernalization treatments: four temperatures (0,5°C, 5°C, 10°C and 20°C) during five storage periods (2, 4, 6, 8 and 10 weeks). Five planting depths have been tested (5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm and 25 cm) and four developmental stages during sprouting phase of gladiolus corms (S1, S2.1, S2.2 and S2.3) were tested. Phenology data were evaluated starting at planting in different experiments and planting dates. The PhenoGlad model was used for simulating the harvest point date and compare with observed data in the field. To get a propagation material with quality, care should begin at the time of harvesting the floral stem produced by the mother corm. After a period of growth in the field, corms need to be harvested, cleaned, cured and vernalized. This process takes about six months before a new planting can take place, in order to have plants to be able to bloom. Knowledge of this technique is important for reducing production costs and ensuring production sustainability and a response function can help to bridge this gap. The response of gladiolus development to vernalization under the conditions provided in this study was not well simulated by the proposed function. Separating the effect of breaking dormancy and vernalization at low temperatures is a challenge and it is therefore important to determine the cardinal temperatures vernalization in gladiolus. When gladiolus corms are planted at greater depths a delay in the emergence speed of plants is observed. This lower emergence rate is also observed when corms are planted with less sprouting. The delay in emergence reflects the harvest point date of gladiolus, but does not reduce the quality of floral stems for commercialization. From these factors, it is understood that making change to the source code oh the PhenoGlad model was not necessary, whereas in practice, even overestimating the model, it correctly adjusts the harvest point date of floral stems, in advance. O gladíolo (Gladiolus x grandiflorus Hort.) é uma flor de corte propagada por cormos, muito popular pela sua diversidade de cores e rusticidade. Os objetivos nesta dissertação foram: (i) descrever um protocolo de produção de cormos de gladíolo a partir da produção de hastes florais, (ii) verificar a resposta do gladíolo a vernalização e avaliar uma função não linear de resposta a vernalização, (iii) caracterizar o efeito do estágio de brotação e da profundidade de plantio dos cormos de gladíolo na fase de brotação e na ocorrência da data do ponto da cultura e realizar uma análise do desempenho do modelo PhenoGlad em relação a esses fatores. A técnica de produzir cormos de gladíolo é pouco conhecida e devido à escassez de informações, um protocolo de produção de cormos foi descrito, passo a passo, para esta cultura. Experimentos de campo foram conduzidos durante três anos (2016, 2017 e 2018) para determinar como o manejo dos cormos pode afetar na produção das hastes florais de gladíolo. Cormos de gladíolos foram expostos a diferentes tratamentos de vernalização: quatro temperaturas (0,5°C, 5°C, 10°C e 20°C) durante cinco períodos de armazenamento (2, 4, 6, 8 e 10 semanas). Cinco profundidades de plantio dos cormos (5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm e 25 cm) e quatro estágios de desenvolvimento da fase de brotação dos cormos de gladíolo (S1, S2.1, S2.2 e S2.3) foram testadas. Dados de fenologia foram avaliados a partir do plantio nos diferentes experimentos e épocas. O modelo PhenoGlad foi utilizado para simular a data do ponto de colheita e comparar com a data observada a campo. Para obter um material de propagação de qualidade os cuidados devem iniciar ainda na colheita da haste floral produzida pelo cormo mãe. Passado um período de crescimento a campo, os cormos necessitam serem colhidos, limpos, curados e vernalizados. Este processo dura cerca de seis meses até que se possa realizar um novo plantio, com cormos aptos para florescer. O conhecimento desta técnica é importante para reduzir os custos de produção e garantir a sustentabilidade da produção e uma função de resposta pode ajudar preencher esta lacuna. A resposta do desenvolvimento do gladíolo à vernalização nas condições proporcionadas neste estudo não foi bem simulada pela função proposta. Separar o efeito da quebra de dormência e da vernalização em relação à exposição a baixas temperaturas é um desafio e por isso é importante determinar as temperaturas cardinais de vernalização do gladíolo. Quando os cormos de gladíolos são plantados em profundidades maiores um atraso na velocidade de emergência das plantas é observado. Este atraso na velocidade de emergência também é observado quando os cormos são plantados com os brotos em estágios menos avançados. O atraso na emergência reflete na data de ocorrência do florescimento do gladíolo, mas não reduz a qualidade das hastes florais para comercialização. A partir dos resultados, entende-se que realizar uma alteração no código fonte do modelo PhenoGlad não é necessário, visto que na prática, mesmo superestimando o modelo acerta bem a data de colheita das hastes florais, antecipadamente.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The yield potential (YP) and water-limited yield potential (WYP) in soybean crop estimated for different regions of Rio Grande do Sul. This information may help to optimize management practices to increase yield and improve resource efficiency. The objectives of this dissertation was (i) to estimate yield potential and yield gaps to soybean for climatic regions in Rio Grande do Sul state, (ii) to identify biophysical and management factors that potentially explain the existing yield gap, and (iii) to identify the yield potentials at different sowing dates and soybean maturity group (MG) and their water use efficiency. The CSM-CROPGRO-Soybean model was used to estimate yield potential and water-limited yield potential for different regions of the Rio Grande do Sul state and a large database representing the variation of weather, soil types, sowing dates and maturity group (MG), represented by data from experiments (2010 - 2019) and data reported by farmers (2016 - 2019) to identify which biophysical and management factors explain the yield gaps. Boundary Function was used to estimate yield potential at sowing and MGs and their water use efficiency. The YP ranged from 6,1 to 7,2 Mg ha-¹ and WYP from 2,5 to 5,1 Mg ha-¹ in the different buffer zones (BZs), being the average YP 6.6 Mg ha-¹ and the WYP 3.9 Mg ha-¹. The yield gap caused by water deficiency was 41% and the yield gap by management was 21%, with sowing date being the main factor causing the yield gap by management. The yield potential ranged from 6.2 to 5.2, from earliest MG (MG ≤ 5.5) to later (MG ≥ 7.0) and water use efficiency was higher for MG ≤ 5.5 (9.6 kg ha-¹ mm-¹) when compared to MG ≥ 7.0 (8.5 kg ha-¹ mm-¹). O potencial de produtividade (PP) e o potencial de produtividade limitado por água (PPA) na cultura da soja foi estimado para diferentes regiões do Rio Grande do Sul. Essas informações podem ajudar a otimizar as práticas atuais de manejo da soja para aumentar a produtividade e a eficiência no uso de recursos. Os objetivos nesta dissertação foi (i) estimar o potencial e as lacunas de produtividade da cultura da soja para regiões climáticas no Rio Grande do Sul, (ii) identificar os fatores biofísicos e de manejo que potencialmente explicam a lacuna de produtividade existente e (iii) identificar os potenciais de produtividade nas diferentes épocas de semeaduras e grupo de maturidade relativa (GMR) e sua eficiência no uso da água. Foi usado o modelo CSM-CROPGRO-Soybean para estimar o potencial de produtividade e o potencial de produtividade limitado por água para as diferentes regiões do estado e um grande banco de dados que representou uma ampla gama de condições climáticas, tipos de solos, datas de semeaduras e grupo de maturidade relativa (GMR), composto por experimentos (2010 – 2019) e dados relatados por produtores (2016 – 2019) para identificar quais os fatores biofísicos e de manejo que potencialmente explicam as lacunas de produtividade existentes. Funções limites foram utilizadas para a estimativa dos potenciais de produtividades nas épocas de semeadura e GMRs e sua eficiência no uso da água. O PP variou de 6,1 a 7,2 Mg ha-¹ e 2,5 a 5,1 Mg ha-¹ para o PPA nas diferentes buffer zones (BZs), sendo o PPmédio do estado 6,6 Mg ha-¹ e o PPAmédio 3,9 Mg ha-¹. A lacuna causada pela deficiência hídrica foi de 41% e a lacuna de manejo igual a 21%, sendo a época de semeadura o principal fator causador da lacuna de manejo. O potencial de produtividade variou de 6,2 a 5,2, do GMR mais precoce (GMR ≤ 5.5) ao mais tardio (GMR ≥ 7.0) e a eficiência do uso da água foi maior nos GMR ≤ 5.5 (9,6 Kg ha-¹ mm-¹) quando comparado com GMR ≥ 7.0 (8,5 Kg ha-¹ mm-¹).

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Soybean ia a key crop in world agriculture, being the second largest supplier of vegetable oil for human consumption and the main source of protein, about 40%, to feed animals and people. Rio Grande do Sul, located in Southern Brazil, is the third largest soybean producer, with approximately 17% of national production. Meeting the demand for soybean in the existing agricultural area for a global population of 9.7 billion people by the year 2050 implies closing the gap between average production and production potential (PP). Thus, for pursuit of crop PP, nitrogen (N) availability cannot be a limiting factor, as it is an essential element for most crops, as it is a constituent of several molecules important for their development. As Brazil is the 2nd largest soybean producer world wide, studies with new methodologies in Brazil that aim or increase the studies, as or what it does, comes a new limit of knowledge about Nitrogen fertilization in Brazil. The objective of this study was to determine if nitrogen is a limiting factor for high soybean yields in the Subtropical environment of Brazil. Following the a curve of N uptake by soybean, N (as urea) was applied at 5 times: V2, V4, R1 R3 and R5. The experiments were carried out during the 2017/2018 and 2018/2019 grpwing seasons in soybean crops with high production potential in the counties of Cruz Alta, Júlio de Castilhos, Santa Maria, Uruguaiana and Pelotas, in the State of Rio Grande do Sul. The results showed that cultivars with GMR ≤ 5.5 had the highest yields with applied N. Cultivars with GMR > 5.5 did not respond to aplied N. Protein contetn in the grains were higher where N is applied, especially in the environments with the lowest yields. The oil content was little affected and slightly, decreased with protein content increase in the grains. This study selected a framework for assessing nitrogen limitations in soybeans with different relative maturity groups. In the present study, we followed a nitrogen fertilization protocol, ensuring that N was not limited to a potential soybean potential. The protocol was implemented with several GMRs that represent the majority, as well as most used in the state of Rio Grande do Sul. A cultura da soja ocupa posição de destaque na agricultura mundial, sendo a segunda maior fornecedora de óleo vegetal para alimentação humana e a principal fonte de proteínas, cerca de 40%, para a alimentação de animais e pessoas. Logo, é considerada uma cultura chave na segurança alimentar global. O Rio Grande do Sul, localizado na Região Sul, é o terceiro maior produtor de soja com aproximadamente, 17% da produção nacional. Atender a demanda de soja na área agrícola existente para uma população global de 9,7 bilhões de pessoas até o ano 2050 pressionará a redução da lacuna existente entre a produtividade média do produtor e o potencial de produtividade (PP). Dessa forma, buscando o PP das culturas, a disponibilidade de nitrogênio (N) não poderá ser um fator limitante, já que é um elemento essencial para a maioria das culturas, pois é constituinte de várias moléculas importantes para seu desenvolvimento. Sendo o Brasil o 2º maior produtor mundial de soja e com a iminente pressão por aumento de produtividade, estudos com metodologias inéditas no Brasil, que visam o aumento da produtividade, como o deste trabalho, vem a dar um novo limiar de conhecimento sobre a adubação nitrogenada na cultura da soja no Brasil. O objetivo do trabalho foi determinar se o N é um fator limitante para altas produtividades com diferentes grupos de maturidade relativa da cultura da soja em ambiente Subtropical no Brasil. A metodologia seguiu a curva de absorção de N pela cultura da soja, onde foram aplicados N (fonte ureia) em 5 momentos: V2, V4, R1 R3 e R5. Os experimentos foram conduzidos nas safras de 2017/2018 e 2018/2019, em lavouras comerciais de soja, com alto potencial produtivo, nos municípios de Cruz Alta, Júlio de Castilhos, Santa Maria, Uruguaiana e Pelotas, ambas no estado do RS. Os resultados obtidos mostram que cultivares com GMR ≤ 5.5 tiveram as maiores produtividades quando se aplicou o N. Cultivares com GMR > 5.5 aumentaram pouco ou não teve ganhos de produtividade. Os teores de proteína nos grãos foram maiores aonde aplicou-se N, especialmente nos ambientes em que tiveram as menores produtividades. O teor de óleo foi pouco afetado, porém, foi diminuído aonde se teve aumento de proteína nos grãos. Este estudo fornece uma estrutura para avaliar as limitações de nitrogênio na soja com diferentes grupos de maturidade relativa. No presente estudo, seguimos o protocolo de fertilização nitrogenada, afim de garantir que o N não fosse limitante para uma produtividade potencial da soja. O protocolo foi implementado com vários GMRs, que representam em sua maioria, as mais utilizadas no estado do Rio Grande do Sul.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The objectives of this thesis were (i) to develop a climate risk zoning for gladiolus in the predicted end-century climate change scenarios in Rio Grande do Sul; (ii) to apply a crop forecasting methodology to predict the date of harvest of gladiolus; (iii) to understand how water deficit affects gladiolus growth and development (iv) to understand how occur the decline in transpiration and leaf growth in a drying soil for different cultivars of gladiolus on diferent developmental stages. The PhenoGlad model was used to determine the recommended periods for gladiolus planting throughout the year in RS under three climate change scenarios (RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5). The model was run for daily planting dates (01January to 31 December) and different crop development cycles. PhenoGlad has also been used to predict the harvest forecast of flower stems using historical weather data. Two field experiments were conducted with four cultivars of gladiolus submitted to two irrigation treatments: irrigated and non-irrigated. Three experiments were carried out in pots, with four gladiolus cultivars in different development stages and two water regimes: without water deficit and with water deficit. FATS, transpiration and leaf growth were measured daily. In both experiments, the phenological development was evaluated daily and, at the time of harvest point, the quantitative parameters of the floral stems were measured. Warmer regions such as Uruguaiana and Iraí have the shortest recommended planting period throughout the year in the three climate scenarios, and planting between August and December is not recommended due to the higher chance of damage from high temperatures. Colder regions such as Bom Jesus will be favored in climate change scenarios. To meet the demand for gladiolus during the warmer periods of the year, techniques will need to be developed to reduce damage from high temperatures in the crop, such as more tolerant cultivars or the use of shading screens on the crop. In the first three forecasts in RS, the RMSE ranged from 7 to 4.5 days. In SC, the RMSE ranged from 5.5 to 3.4 days. These errors are acceptable from a practical point of view because they are predicted about 45 days before harvest. With this forecasting methodology, farmers can know in advance about the chances of harvesting at the desired time. The duration of the gladiolus development cycle was longer in the non-irrigated treatment. The water deficit also affects the quality of the flower produced, due to the lower plant growth, however, it does not affect the dry mass partition. Therefore, supplemental irrigation in gladiolus is essential for the production of quality floral stems. The FTSW threshold for NTR is higher when it occurs near the reproductive phase and the floral stems produced are of inferior quality. When the water deficit occurs during the vegetative phase, the rate of leaf appearance occurs more slowly, delaying the harvesting point of the flower stems. Os principais objetivos desta tese foram (i) desenvolver um zoneamento de risco climático para a cultura do gladíolo nos cenários de mudança climática previstos para o final do século no Rio Grande do Sul; (ii) aplicar a metodologia de previsão de safra para prever a data da colheita do gladíolo; (iii) entender como o déficit hídrico afeta o crescimento e desenvolvimento de gladíolo (iv) compreender como ocorre o declínio na transpiração e no crescimento foliar em função da FATS para diferentes cultivares de gladíolo em diferentes estágios de desenvolvimento. O modelo PhenoGlad foi utilizado para determinar os períodos recomendados para plantio de gladíolo ao longo do ano no RS em três cenários de mudança climática (RCP2.6, RCP4.5 e RCP8.5). O modelo foi rodado para datas de plantio diárias (de 01 janeiro a 31 dezembro) e diferentes ciclos de desenvolvimento da cultura. O PhenoGlad também foi usado para prever a data de colheita das hastes florais através de dados meteorológicos históricos. Foram realizados dois experimentos de campo com quatro cultivares de gladíolo submetidas a dois tratamentos de irrigação: irrigado e não irrigado. Três experimentos foram realizados em vasos, com quatro cultivares de gladíolo em diferentes estágios de desenvolvimento e dois regimes hídricos: sem déficit hídrico e com déficit hídrico. A FATS, a transpiração e o crescimento foliar foram medidos diariamente. Em ambos os experimentos, o desenvolvimento fenológico foi avaliado diariamente e, no momento da colheita, os parâmetros quantitativos das hastes florais foram medidos. Regiões mais quentes como Uruguaiana e Iraí apresentam o menor período recomendado para plantio ao longo do ano nos três cenários climáticos e, plantios entre agosto e dezembro não são recomendados devido a maior chance de danos por altas temperaturas. Regiões mais frias como Bom Jesus serão favorecidas nos cenários de mudança climática. Para atender a demanda de gladíolo durante os períodos mais quentes do ano, será necessário desenvolver técnicas para reduzir os danos por altas temperaturas na cultura, como cultivares mais tolerantes ou o uso de telas de sombreamento sobre a cultura. Nas três primeiras previsões no RS, o RMSE variou de 7 a 4,5 dias. Em SC, o RMSE variou de 5,5 a 3,4 dias. Esses erros são aceitáveis do ponto de vista prático, porque é uma previsão realizada cerca de 45 dias antes da colheita. Com essa metodologia de previsão, os agricultores podem conhecer antecipadamente sobre as chances de o ponto de colheita ocorrer no momento desejado. A duração do ciclo de desenvolvimento do gladíolo foi maior no tratamento não irrigado. O déficit hídrico também afeta a qualidade da flor produzida, devido ao menor crescimento das plantas, no entanto, não afeta a partição da massa seca. Portanto, a irrigação suplementar no gladíolo é essencial para a produção de hastes florais de qualidade. A FATS crítica para NTR é maior quando ocorre próximo à fase reprodutiva e, as hastes florais produzidas têm qualidade inferior. Quando o déficit hídrico ocorre durante a fase vegetativa, a taxa de aparecimento das folhas ocorre mais lentamente, atrasando o ponto de colheita das hastes florais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The Rio Grande do Sul state is the main Brazilian rice producer (Oryza sativa L.). Despite continue increase of average rice yield in the last years, there is still a huge difference between yield experiments from rice research centers and actual yield in irrigated rice in the Rio Grande do Sul. The yield potential is the yield from a cultivar that gown without biotic and abiotic limitation. Among the objectives of this study highlight (i) to introduce of three conventional rice cultivar actual widely used in RS by SimulArroz and Oryza models, (ii) to estimate yield potential and yield gap in lowland rice area in the Rio Grande do Sul state, (ii) to identify the biophysics and management factors that are potentially causing the yield gap in lowland area in the Rio Grande do Sul state. Management data were collected from 324 surveys applied in three growing seasons (2015/2016, 2016/2017 e 2017/2018). The models showed a great performance and the NRMSE varied from 0,8% to 34%. The yield potential reported in RS using Oryza v3 was 14.8 t ha-1. From the point of view of best rice fields in RS was found that they are reaching 68% of yield potential, whereas the other fields are reaching 52% of yield potential in RS. This result indicates how much fields in RS still need to improve the management, where the most consistent factors to cause the gaps were sowing date, onset irrigation, pre-sowing weed control, soybean-rice rotation, and fertilizer. The combined use of farmers and strategize research and extension programs at is a great tool to capture regional variation which can help to inform. O Estado do Rio Grande do Sul é o principal produtor brasileiro de arroz (Oryza sativa L.). Apesar do contínuo aumento na produtividade média do arroz nos últimos anos, ainda há uma considerável diferença entre as produtividades medidas em experimentos de estações de pesquisa de arroz e da produtividade média atual de arroz no Rio Grande do Sul. O potencial de produtividade é a produtividade de uma cultivar que cresce sem limitações biótica e abiótica. Entre os objetivos deste projeto destacam-se (i) introduzir três cultivares convencionais de arroz atualmente, muito utilizadas no RS nos modelos SimulArroz e Oryza, (ii) estimar o potencial de produtividade e as lacunas de produtividade da culturas do arroz nas regiões de terras baixas do Estado do Rio Grande do Sul, (ii) identificar os fatores biofísicos e de manejo que potencialmente explicam a lacuna de produtividade nas lavouras de arroz nas regiões de terras baixas do Estado do Rio Grande do Sul. Levantamento de dados de manejo foram feitos por meio de 324 questionários aplicados em três anos agrícolas (2015/2016, 2016/2017 e 2017/2018). Os modelos mostraram bom desempemho, apresentando variação do NRMSE entre 0,8% à 34%. O potencial reportado no RS com o modelo Oryza v3 (14,8 t ha-1). Sob ponto de vista das melhores lavouras de arroz no RS foi observado que estão produzindo 68% do potencial, enquanto que as demais lavouras estão produzindo 52% do potencial no RS. Estes resultados indicam o quanto, ainda, é possível melhorar o manejo de arroz no RS sendo época de semeadura, época de entrada de água na lavoura, controle de plantas daninhas, rotação de culturas e fertilizantes os fatores que potencialmente estão relacionados com a lacuna. O uso combinado entre agricultores e a estratégia de programas de pesquisa e extensão é uma ótima ferramenta para capturar variações regionais que podem ajudar a transferencia de informar.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Soybean (Glycine max L.) is the most cultivated oilseed in the world. Mathematical models adapted and tested under different environmental conditions are useful tools that allow describing the interactions between the plant and the environment, and thus, can be used in studies to better understand the processes of growth and plant development. The objective of this study was to fit a nonlinear model for the simulation of node emission of soybean varieties recommended for the subtropical region in Southern Brazil. Data from 47 experiments conducted in the state of Rio Grande do Sul, during eight growing seasons, evaluating 35 soybean varieties with determined and undetermined growth type and relative maturity group ranging from 3.9 to 8.3. The node emission model was calibrated and validated in three versions, regarding the calculation of f (T) in the SOYDEV model. Version 1 (Tmean) - the daily air temperature (TMED) used to calculate f(T) was obtained by the arithmetic mean between the minimum and the maximum daily air temperature; Version 2 (Tmm) - one f(T) was calculated separately with the minimum daily air temperature and one f(T) with the maximum daily air temperature, the average between f(T) in the NN model was used; Version 3 (Thmean) - the daily air temperature (TMED) used to calculate f(T) was obtained by averaging the hourly minimum and maximum air temperatures. The calibration of the maximum node appearance rate (NARMAX) was performed for the three versions of the model, using the method of minimum squares of the residual between the observed and simulated node numbers. From the cultivar-specific calibration three equations were generated in which NARMAX is a function of GMR: one general (regardless of growth type), one for cultivars with indeterminate growth type and one for cultivars with determined growth type. The performance of the three versions of the model was evaluated with independent data of node number from experiments and field observations, in irrigated and non-irrigated conditions, lowland and upland environments and different plant densities. The average RMSE between observed and simulated number of nodes in the Tmm version and general equation was 1.15 nodes. Soybean knot simulation is improved by calculating f(T) for the minimum daily air temperature and f(T) for the maximum daily air temperature and then averaging f(T ) (Tmm version) compared to using the average daily air temperature (Tmean and Thmean versions). A soja (Glycine max L.) é a principal oleaginosa cultivada no mundo. Modelos matemáticos adaptados e testados em diferentes condições ambientais são ferramentas úteis que permitem descrever as interações entre a planta e o ambiente e, assim, podem ser utilizados em estudos visando compreender melhor os processos de crescimento e desenvolvimento vegetal. O objetivo deste trabalho foi ajustar um modelo não linear para a simulação da emissão de nós de cultivares de soja recomendadas para cultivo em ambiente subtropical no Sul do Brasil. Foram utilizados dados provenientes de 47 experimentos realizados no estado do Rio Grande do Sul, durante oito safras agrícolas e um total de 35 cultivares de soja com tipo de crescimento determinado e indeterminado e grupo de maturidade relativa variando de 3.9 a 8.3. O modelo de emissão de nós foi calibrado e validado em três versões no que se refere ao cálculo da f(T) no modelo SOYDEV. Versão 1 (Tmean) - a temperatura do ar diária (TMED) utilizada para o cálculo da f(T), foi obtida pela média aritmética entre a temperatura do ar mínima e a máxima diária; Versão 2 (Tmm) - foi calculada separadamente uma f(T) com a temperatura do ar mínima diária e uma f(T) com a temperatura do ar máxima diária, utilizouse a média entre as f(T) no modelo de NN; Versão 3 (Thmean) - a temperatura do ar diária (TMED) utilizada para o cálculo da f(T), foi obtida através das médias entre as temperaturas do ar mínimas e máximas horária. A calibração da taxa máxima de aparecimento de nós (NARMAX) foi realizada para as três versões do modelo, através do método dos mínimos quadrados do resíduo, entre os números de nós observados e simulados. A partir da calibração específica da cultivar foram geradas três equações em que a NARMAX é função do GMR: uma geral (independente do tipo de crescimento), uma para as cultivares com tipo de crescimento indeterminado e outra para as cultivares com tipo de crescimento determinado. O desempenho das três versões do modelo foi avaliado com dados independentes de número de nós dos experimentos e lavouras, com regime hídrico irrigado e não irrigado, ambientes de terras altas e baixas e, diferentes densidades de plantas. O RQME médio entre o número de nós observado e o simulado pelo modelo na versão Tmm e equação geral foi de 1,15 nós. A simulação do número de nós da soja é melhorada quando é calculada uma f(T) para a temperatura do ar mínima diária e uma f(T) para a temperatura do ar máxima diária e, em seguida, calculada a média das f(T) (versão Tmm) em comparação com a utilização da temperatura do ar média diária (versões Tmean e Thmean).

Corn is one of the most important summer crops around the world and this grain plays an important role in the sustainability and food security of the world's population. Agricultural modeling is an important tool in planning agricultural activities. Of the existing maize models, the CSM-Ceres-Maize and Hybrid-Maize models are easy-to-use process-based models that can simulate maize growth, development and yield. The objectives of this dissertation were (a) to compare different methods of estimating genetic parameters in the CSM-Ceres-Maize model, (b) to compare the capacity of the CSM-Ceres-Maize and Hybrid-Maize models to simulate growth, development and productivity of maize with different genetic variability in a subtropical environment and (c) to simulate maize productivity in the Rio Grande do Sul State under future climate change scenarios using the Hybrid-Maize model. For the calibration of the models, field experiments were carried out during the 2013/14 and 2014/15 growing seasons, and for the evaluation of these models, data were collected in field experiment in the 2015/16 and 2017/18 growing seasons. Two improved maize cultivars, one of open pollination variety 'BRS Planalto' and one simple hybrid 'AS 1573PRO', and two 'Bico de Ouro' and 'Cinquentinha' were used. To simulate maize yields with different genetic variability in relation to future climatic scenarios, the scenarios RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 of the fifth IPCC report using the Hybrid-Maize model, were used. Simulations showed a decrease in maize yield in the northern half of the state, and up to 5.5 Mg ha-1, while in the southern half showed an increase in maize productivity in the period 2070-2098 in relation to the period 1975-2005. O milho é uma das principais culturas de verão ao redor do mundo e este grão desempenha um papel importante na sustentabilidade e segurança alimentar da população mundial. A modelagem agrícola é uma importante ferramenta no planejamento das atividades agrícolas. Dos modelos de milhos existentes, os modelos CSM-Ceres-Maize e Hybrid-Maize, são modelos de milho baseados em processos, de fácil utilização, que são capazes de simular o crescimento, o desenvolvimento e produtividade de milho. Os objetivos desta tese foram (a) comparar diferentes métodos de estimativa de parâmetros genéticos do modelo CSM-Ceres-Maize, (b) comparar a capacidade dos modelos CSM-Ceres-Maize e Hybrid-Maize em simular o crescimento, o desenvolvimento e produtividade de milho com diferente variabilidade genética em ambiente subtropical e (c) simular a produtividade de milho no Estado do Rio Grande do Sul em cenários futuros de mudança climática utilizando o modelo Hybrid-Maize. Para a realização da calibração dos modelos, foram realizados experimentos a campo durante os anos agrícolas 2013/14 e 2014/15, e para o teste destes modelos, foram coletados dados em experimento a campo nos anos 2015/16 e 2017/18. Foram utilizadas duas cultivares melhoradas de milho, uma variedade de polinização aberta ‘BRS Planalto’ e um híbrido simples ‘AS 1573PRO’, e duas cultivares crioulas de milho ‘Bico de Ouro’ e ‘Cinquentinha’. Para simular a produtividade de milho com diferente variabilidade genética diante a cenários climáticos futuros, foram utilizados os cenários RCP 2.6, RCP 4.5 e RCP 8.5 do quinto relatório do IPCC, utilizando o modelo Hybrid-Maize. As simulações mostraram diminuição da produtividade na metade norte do estado, e, até 5,5 Mg ha-1, enquanto que na metade sul mostraram um aumento na produtividade de milho no período de 2070-2098 em relação ao período de 1975-2005.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The objectives of this thesis were to (i) discuss the importance of maize crop nowadays and its crucial role in the future for food production in scenarios of water defcit, and its importance in the conservation of landrace cultivars, which hold a considerable part of this reserve of genetic variability and (ii) to compare the tolerance to water defcit of improved and landrace, maize cultivars in the field and in rain exclused environment and to determine FATS threshold in the reproductive period. Information from the temperature shows that in several places, with the aid of the Genetic Improvement, the characteristic of plants that lead to drought tolerance were established. It is concluded that for a cultivar to be accepted by the farmers, in addition to the adaptation characteristics, it must have a high grain yield and information needs to be disclosed. To quantify the tolerance of local cultivars, field experiments were conducted in the 2015/2016, 2016/2017 and 2016/2017, 2017/2018 growing season for FTSW in the experimental area of the Plant Science Department at UFSM, Santa Maria, RS. The landraces cultivars presented similar yield in the irrigated and non irrigated system, while the improved cultivars increased yield in the irrigated. For FTSW, 'AS 1573PRO' and 'Cinquentinha' presented similar values in the first year, and 'Bico de ouro' was smaller. In the second year 'AS 1573PRO' presented FTSW, followed by 'Cinquentinha' and again smaller 'Bico de ouro'. The cultivar 'AS 1573PRO' had the highest tolerance indicated by FTSW, in a short period of deficiency. The 'Cinquentinha' showed a smaller tolerance for FTSW, but as indicated by gas exchange measurements under conditions with prolonged water stress, it is more tolerant, producing ears with grains even under extreme conditions of water deficit in the FATS experiment. Os principais objetivos deste trabalho foram (i) discutir a importância da cultura do milho na atualidade e o papel crucial que pode desempenhar no futuro para a produção de alimentos em cenários de deficiência hídrica, bem como, a importância de conservar as cultivares crioulas, que detêm uma parcela considerável dessa reserva de variabilidade genética e (ii) comparar a tolerância à deficiência hídrica de cultivares melhoradas e crioulas de milho em campo e em ambiente de exclusão de chuva determinar a Fração de Água Transpirável no Solo (FATS na fase reprodutiva. As informações reunidas demostram que, em vários locais, com o auxílio do Melhoramento Genético, foram fixadas nas plantas características que conferem tolerância a deficiência hídrica. Conclui-se que, para uma cultivar ser aceita pelos produtores, além das características de adaptação, precisa ter alta produção de grãos e informações dessas características precisam ser divulgadas. Para conhecer a tolerância de cultivares com diferente variabilidade genética, foram conduzidos experimentos de campo nos anos agrícolas 2015/2016, 2016/2017 e 2016/2017, 2017/2018 para a FATS, na área experimental do Departamento de Fitotecnia da UFSM, Santa Maria, RS. Pelo experimento no campo foi possível verificar que as cultivares crioulas apresentaram produtividade similar no sistema irrigado e não irrigado, enquanto as melhoradas demostraram aumento sob irrigação. Para a FATS, o ‘AS 1573PRO’ e ‘Cinquentinha’ apresentaram valores similares no primeiro ano, e ‘Bico de ouro’, menor; já no segundo ano ‘AS 1573PRO’ apresentou maior FATS, seguido pela ‘Cinquentinha’ e, novamente, menor a ‘Bico de ouro’. A cultivar ‘AS 1573PRO’ possui maior tolerância indicada pela FATS, quando se trata de um período curto de deficiência. ‘Cinquentinha’ demostrou tolerância menor pela FATS, porém como indicado pelas medidas de trocas gasosas, em condições com estresse hídrico prolongado, é mais tolerante. Esta cultivar crioula produz grãos mesmo em condições extremas de deficiência hídrica.

Gladiola (Gladiolus x grandiflorus Hort.) is an important cut flower cultivated under field conditions. The air temperature is the main abiotic factor that drives their phenology, therefore the scheduling flowering of gladiola for target markets by defining the optimum planting date. The objective this study was determine the optimum planting date of gladiola aiming harvest spikes for selling on All Souls’ Day and Mother’s Day under current climate and in CMIP5 scenarios in the Rio Grande do Sul State. The PhenoGlad model was used for simulates the developmental stages of gladiola and plant injuries by heat and frost. For simulates the optimum planting date under current climate, input data in the model was minimum and maximum daily temperature of 55 years (1961-2015) from eighteen weather stations across the State. Once optimum planting date was simulated for each maturation group and weather station, with all years, the planting date was averaged for each El Niño Southern Oscillation (ENSO) phases to access the ENSO effect on the optimum planting date of gladiola. For simulates the optimum planting date under climate scenarios, input data in the model was minimum and maximum daily temperature of the 32 grid points in the State, for RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. The optimum planting date in the future period (2070-2098) was presented as anomalies (difference between the optimum planting date and average optimum planting date in the baseline period (1976-2005) for each grid point and maturation group. The percentage of years with damage was also presented as anomalies. The phenomenon ENSO affects the optimum planting date of gladiola for harvesting on All Souls’ Day. For this growing season, planting date was anticipated for La Niña years (low temperatures) and delayed for Very Strong El Niño (high temperatures). For Mother’s Day, only Very Strong El Niño events affect the development of the gladiola, but different of the growing season for All Souls’ Day, planting date was anticipated for Very Strong El Niño years, and delayed for others ENSO phases. As well as for Very Strong El Niño years, for harvesting on All Souls’ Day, the optimum planting date was delayed in the climate scenarios, due to shortening of the cycle on rising temperatures conditions. For Mother’s Day, the average air temperature exceeded the optimum temperature of the crop in the warmest regions of the State. In these regions, the anomalies of the optimum planting date were negatives because the development rate decreased, delaying flowering. The risk of injuries by heat is more severe in the growing season for harvesting on All Souls’ Day, mainly in the scenario RCP8.5 and warmest regions, where the anomalies reached +70% of years. This results will provide subsidies for the production expansion for others regions of the State in order to harvesting spikes for selling on All Souls’ Day and Mother’s Day. O gladíolo (Gladiolus x grandiflorus Hort.) é uma importante flor de corte cultivada a céu aberto. A temperatura do ar é o principal fator abiótico que dirige sua fenologia, portanto os agricultores agendam o florescimento de gladíolo para os picos de demanda, definindo a data ótima de plantio. O objetivo desse estudo foi determinar a data ótima de plantio de gladíolo visando colheita das espigas para comercialização no Dia de Finados e Dia das Mães no clima atual e em cenários climáticos do CMIP5 no Rio Grande do Sul. O modelo PhenoGlad foi usado para simular os estágios de desenvolvimento do gladíolo e danos nas plantas por calor e geada. Para simular a data ótima de plantio no clima atual, os dados de entrada no modelo foram temperatura mínima e máxima diária do ar de 55 anos (1961-2015) de dezoito estações meteorológicas distribuídas no estado. Uma vez que a data ótima de plantio foi simulada para cada grupo de maturação e estação meteorológica, com todos os anos, foi realizada a média da data ótima de plantio para cada fase do El Niño Oscilação Sul (ENOS) para acessar o efeito do fenômeno na data ótima de plantio de gladíolo. Para simular a data ótima de plantio nos cenários climáticos, os dados de entrada no modelo foram temperatura mínima e máxima diária do ar de 32 pontos distribuídos no estado, para os cenários RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5.A data ótima de plantio no período futuro (2070-2098) foi apresentada como anomalias (diferença entre a data ótima de plantio do período futuro e a média da data ótima de plantio do período baseline (1976-2005) para cada ponto e grupo de maturação. A porcentagem de anos que ocorreu danos também foi apresentada como anomalias. O fenômeno ENOS afeta a data ótima de plantio de gladíolo para colheita no Dia de Finados. Neste período de cultivo, a data de plantio foi antecipada em anos de La Niña (temperaturas baixas) e atrasada em anos de El Niño muito forte (temperaturas altas). Para o Dia das Mães, somente eventos de El Niño muito forte afetaram o desenvolvimento do gladíolo, mas diferente do período de cultivo de Finados, a data de plantio foi antecipada para anos de El Niño muito forte e atrasada para as demais fases do ENSO. Assim como para anos de El Niño muito forte no cultivo de Dia de Finados, a data ótima de plantio foi atrasada nos cenários climáticos devido ao encurtamento do ciclo em condições de aumento de temperatura. Para o período de cultivo de Dia das Mães, a temperatura média ultrapassou a temperatura ótima da cultura nas regiões mais quentes do estado. Nessas regiões, as anomalias de data de plantio foram negativas porque a taxa de desenvolvimento diminuiu, atrasando a floração. O risco de danos nas espigas por calor é maior no cultivo de Dia de Finados, principalmente no cenário RCP8.5 e nas regiões mais quentes, onde as anomalias atingiram +70% dos anos. Esses resultados proporcionarão subsídios para a expansão da produção de gladíolo para outras regiões do estado, visando colheita das hastes para comercialização no Dia de Finados e no Dia das Mães.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Crop models are important tools to improve the management and yield of agricultural systems. These improvements are helpful to meet the growing food and fuel demand without increase the crop areas. The conventional approach for calibrating/validating a crop model considers few to many experiments. However, few experiments could lead to higher uncertainties and a large number of experiments is too expensive. Traditionally, the classical procedure use to share an experimental dataset one part to calibrate and the other to validate the model. However, if only few experiments are available, split it could increase the uncertainties on simulation performance. On the other hand, to calibrate/validate the model using several experiments is too expensive and time consuming. Methods that can optimize these procedures, decreasing the processing time and costs, with a reliable performance are always welcome. The first chapter of this study was conducted to evaluate and compare a statistically robust method with the classical calibration/validation procedure. These two procedure, were applied to estimate the genetic coefficients of the CROPGRO-soybean model, using multiple experiments. The cross-validation leave-one-out method, was applied to 21 experiments, using the NA 5909 RG variety, across a southern state of Brazil. The cross-validation reduced the classical calibration/validation procedure average RMSE from 2.6, 4.6, 4.8, 7.3, 10.2, 677 and 551 to 1.1, 4.1, 4.1, 6.2, 6.3, 347 and 447 for emergence, R1, R3, R5, R7 (days), grains.m-2 and kg.ha-1, respectively. There was stability in the estimated ecotype and genetic coefficient among the 21 experiments. Considering the wide range of environment conditions, the CROPGRO-soybean model provided robust predictions of phenology, biomass and grain yield. Finally, to improve the calibration/validation procedure performance, the cross-validation method should be used whenever possible. For the second chapter of this study, the main objectives were to evaluate the calibration/validation uncertainties using different numbers of experiments and to find out the minimum number of experiments required for a reliable CROPGRO-Soybean simulation. This study also used 21 field experiments (BMX Potencia RR variety) sown in eight different locations of Southern Brazil between 2010 and 2014. The experiments were grouped in four classes (Individual sowings, season/year per location, experimental sites, and all data together). As the grouping level increase, the developmental stages RRMSE (%), decreased from 22.2% to 7.8% from individual sowings to all data together, respectively. The use of only one individual sowings experiment could lead to a RRMSE of 28.4, 48, and 36% for R1, LAI and yield, respectively. However, the largest decrease occurred from the individual sowings to the season/year per location. Then, is recommended, use at least the season/year per location (early, recommended and late sowing dates) class. It will allow understand the behavior of the variety, avoiding the high costs of several experiments and keeping a reliable performance of the model. Modelos agrícolas são ferramentas importantes para aprimorar técnicas de manejo e consequentemente a eficiência dos sistemas agrícolas. Esse acréscimo na eficiência são úteis para atender a crescente demanda de alimentos e combustíveis, sem avançar a fronteira agrícola. A calibração e validação de um modelo agrícola, historicamente considerou conjuntos de dados que variam de poucos á muitos experimentos. Poucos experimentos podem aumentar as incertezas e muitos experimentos tem alto custo financeiro e demanda de tempo. Pelo método de partição em dois grupos, o conjunto de experimentos é dividido em duas partes, uma para calibrar e a outra validar o modelo. Se apenas um conjunto pequeno de experimentos está disponível, dividi-los pode prejudicar o desempenho do modelo. Assim, métodos que otimizem esses processos, diminuindo o tempo e o custo de experimentos necessários para a calibração e validação, são sempre bem vindos. O objetivo do primeiro capítulo desta tese, foi comparar o método tradicionalmente utilizado na calibração e validação de modelos com um método mais robusto (cross-validation). Ambos os métodos foram aplicados para estimar os coeficientes genéticos na calibração e validação do modelo CROPGRO-soybean, utilizando múltiplos experimentos. Um conjunto com os 3 experimentos mais detalhados foram utilizados para calibração utilizando o método de partição em dois grupos. Já o método cross-validation, foi aplicado utilizando 21 experimentos. A cultivar NA5909 RG foi selecionada por ser uma das mais cultivadas no sul do Brasil nos últimos 5 anos, conduzida em experimentos distribuídos em oitos locais do Estado do Rio Grande do Sul durante as safras de 2010/2011 ate 2013/2014. O método cross-validation reduziu os RMSEs encontrados no método tradicionalmente utilizado de 2.6, 4.6, 4.8, 7.3, 10.2, 677 e 551 para 1.1, 4.1, 4.1, 6.2, 6.3, 347 e 447 para emergência, R1, R3, R5, R7 (em dias), grãos.m-2 e kg.ha-1, respectivamente. Foi observado estabilidade na maioria das estimativas de coeficientes genéticos, o que sugere a possibilidade de utilizar um menor número de experimentos no processo. Considerando a ampla faixa de condições ambientais, o modelo apresentou desempenho satisfatório na previsão fenológica, de biomassa e produtividade. Para otimizar os processos de calibração e validação, indica-se que o método cross-validation seja utilizado sempre que possível. No segundo capítulo, o principal objetivo foi avaliar o desempenho do uso de diferentes números de experimentos, e estimar o número mínimo necessário para garantir desempenho satisfatório do modelo CROPGRO-soybean. Esse estudo também utilizou 21 experimentos, com a cultivar BMX Potência RR. Os experimentos foram organizados em quatro grupos: Grupo 1 (semeaduras individuais), grupo 2 (ano agrícola por local), grupo 3 (local experimental) e grupo 4 (todos os experimentos juntos). Conforme o número de experimentos aumentou, a variabilidade dos coeficientes e os erros relativos (RRMSE) diminuíram. O primeiro grupo apresentou os maiores erros relativos, com até 28.4, 48 e 36% de erros nas simulações de R1, IAF e produtividade, respectivamente. O maior decréscimo nos erros relativos, ocorreu quando avançamos do grupo 1 para o grupo 2. Em alguns casos os erros foram reduzidos em mais que duas vezes. Assim, considerando o elevado custo financeiro e a demanda de tempo que os grupos 3 e 4 apresentam, recomenda-se a escolha de pelo menos o grupo 2, com 3 experimentos no mesmo ano agrícola. Essa estratégia vai permitir um melhor entendimento sobre o desempenho da cultivar, além de calibrar e validar o modelo CROPGRO-soybean, evitando os altos custos de vários experimentos, garantindo o desempenho satisfatório do modelo.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Crop models are tools that can help to assist in decision making on crops management and also in studies of the impact of future climate scenarios. The objectives of this thesis were (i) to develop a cassava simulation model that takes into account the effects of soil moisture and CO2 concentration on growth, development and tuber yield, and (ii) to simulate cassava yield in future climate scenarios for the Rio grande do Sul State. Model calibration was performed with data collected from experiments conducted in Santa Maria in crop year 2010-2011 and 2013-2014. The evaluation of themodel was performed with independent data from experiments conducted in Santa Maria during the 2011-2012, 2012-2013, 2013-2014 and 2014-2015 gowing seasons and with data collected in a commercial farm in Vera-Cruz during the 2013-2014 and 2014-2015 growing seasons. The two soil water balance models used were Thornthwaite and Mather model and the Ritchie model. The response function to CO2 was calibrated from free air CO2 enrichment experiments. A graphical interface was written in Java, and the source code was written in FORTRAN. The climate change scenarios used in this study are the scenario SRES A1B (Cmip3) of the 4th IPCC report and the RCP4.5 (Cmip5) of the 5th IPCC report. This study allowed the calibration of different processes of growth and development for cultivars Fepagro - RS 14, Estrangeira, Cascuda, São José e Paraguaia with no limitation by water. It was possible to include two soil water balance sub-models, and a CO2 response function that was incorporated into the Simanihot model to be used in climate change scenarios for the Rio Grande do Sul. A cassava simulator called Simanihot with all these simulation options was developed and made available at the official web site of the simulator (www.ufsm.br/simanihot). From the simulations wit the two future climate scenarios, the results show an increasing trend of cassava productivity for the state of Rio Grande do Sul of up to 30 t ha-1, depending on the cultivar, scenario and planting date. Increase trends in yield were smaller for the Cmip5 compared to the Cmip3 for the cultivar Estrangeira and the opposite for the cultivar Fepagro - RS 13. In the three analyzed future periods (2010-2039, 2040-2069 and 2070-2099), changes in yield were steadly, being the higherstin the last future period (2070-2099), and among the planting dates, always higher in dates of 01/09 and 01/10. The region of te Rio grande do Sul State with greater changes in tuber yield is the northeast reagion, where currently is the coldest region in the State. Modelos de culturas agrícolas são ferramentas que auxilias na tomada de decisões referentes ao manejo da cultura e também no estudo dos impactos de cenários climáticos futuros. Os objetivos desta tese foram (i) desenvolver um modelo de simulação da cultura da mandioca que considere o efeito da umidade do solo e da concentração de CO2 sobre o crescimento, desenvolvimento e produtividade de raízes tuberosas e (ii) simular a produtividade de mandioca em cenários climáticos futuros para o Rio Grande do Sul. A calibração foi realizada com dados coletados a partir de experimentos conduzidos em Santa Maria no ano agrícola 2010-2011 e 2013-2014. A avaliação do modelo foi realizada com dados independentes de experimentos em Santa Maria nos anos agrícolas 2011-2012, 2012-2013, 2013-2014 e 2014-2015 e com dados coletados em lavoura comercial em Vera-Cruz no ano agrícola 2013-2014 e 2014-2015. Os dois modelos de balanço hídrico do solo utilizados foram de Thornthwaite e Mather e de Ritchie. A função de resposta à CO2 foi calibrada a partir de trabalhos realizados em experimentos à campo de enriquecimento de CO2. A interface gráfica do modelo foi realizada em Java, e o código do modelo Simanihot foi escrito em linguagem FORTRAN. Os cenários de mudança climática utilizados neste estudo são o cenário SRES A1B (Cmip3) do 4º relatório do IPCC e o RCP4.5 (Cmip5) do 5º relatório do IPCC. Esse trabalho permitiu a calibração dos diferentes processos de crescimento e desenvolvimento para as cultivares Fepagro RS 14, Estrangeira, Cascuda, São José e Paraguaia na condição sem limitação por água. A partir dos estudos e experimentos realizados foi possível incluir dois submodelos de balanço hídrico no solo no modelo Simanihot, e foi criada uma função de resposta a CO2 e incluida no modelo Simanihot para ser usado nos cenários de mudança climática para o Rio Grande do Sul. Um simulador da cultura da mandioca denominado Simanihot, calibrado para seis cultivares, com duas opções de modelo de balanço hídrico e sensível a mudanças na concentração de CO2 na atmosfera foi construído e disponibilizado no site oficial do simulador (www.ufsm.br/simanihot). A partir das simulações realizadas com dois cenários climáticos futuros distintos (Cmip3 e Cmip5), os resultados indicam uma perspectiva de aumento da produtividade de mandioca para o estado do Rio Grande do Sul, com incremento na produtividade de raízes tuberosas de mandioca de até 30 t ha-1, dependendo da cultivar, cenário e época de plantio. As mudanças nas produtividades no cenário Cmip5 foram menores quando comparadas com o cenário Cmip3 na cultivar Estrangeira e maiores na cultivar Fepagro RS 13. Nos três períodos futuros analisados (2010-2039, 2040-2069 e 2070-2099), de uma maneira geral, as mudanças na produtividade foram aumentando gradativamente, sendo maiores no último período futuro (2070-2099), e entre as datas de plantio, sempre maiores nas datas de 01/09 e 01/10. A região do Rio Grande do Sul com maiores mudanças na produtividade é a região nordeste, região que no clima atual é a mais fria do Estado.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The importance of hybrid rice is increasing because of its higher potential yield compared to n conventional varieties traditionally sown in southern Brazil. The SimulArroz model is a dynamic deterministic mathematical model that simulates the growth, development and grain yield in rice, but the current version of SimulArroz (version 1.0) does not contain the option for hybrid rice. The objective of this dissertation was to calibrate and evaluate the performance of SimulArroz model in simulating the number of leaves, phenology, dry matter accumulation and grain yield of three hybrid rice cultivars in Rio Grande do Sul State, Brazil. Field experiments were conducted in Santa Maria, and in research stations of the Instituto Rio Grandense do Arroz in Cachoeirinha, Uruguaiana, Santa Vitória do Palmar, Cachoeira do Sul, Bagé and Camaquã. The number of main stem leaves, based on the Haun scale, and phenology, based on the Counce scale, and also, plant samples were collected in Santa Maria and Cachoeirinha to determine the dry matter of shoots, leaves, culms, senescent leaves and grain yield. The SimulArroz model is calibrated and evaluated to simulate the number of leaves on the main stem, represented by Haun Stage, phenology, the total dry matter above ground, leaves, stems, senescent leaves and grain yield at 13 % moisture of three hybrid rice cultivars in Rio Grande do Sul. O arroz híbrido vem ganhando importância por apresentar um potencial produtivo maior do que as cultivares convencionais tradicionalmente semeadas no Sul do Brasil. O modelo SimulArroz é um modelo matemático dinâmico determinístico que simula o crescimento, o desenvolvimento e a produtividade de grãos na cultura do arroz, no entanto a versão atual do SimulArroz (versão 1.0) não contém a opção de simulção para arroz híbrido. Assim, o objetivo nesta dissertação foi calibrar e avaliar o desempenho do modelo SimulArroz em simular o número de folhas, fenologia, o acúmulo de matéria seca e a produtividade de três cultivares de arroz híbrido no Rio Grande do Sul. Foram conduzidos experimentos de campo em Santa Maria, e nas estações regionais de pesquisa do Instituto Rio Grandense do Arroz de Cachoeirinha, Uruguaiana, Santa Vitória do Palmar, Cachoeira do Sul, Bagé e Camaquã. Foram determinados o número de folhas do colmo principal através da escala da Haun e a fenologia conforme a escala de Counce, e também, foram realizadas amostragens de plantas em Santa Maria e Cachoeirinha para determinar a matéria seca total da parte aérea, de folhas, de colmos, de folhas senescentes e produtividade de grãos. O modelo SimulArroz está calibrado e avaliado para simular o número de folhas no colmo principal, representado pelo Estádio de Haun, a fenologia, a matéria seca total da parte aérea, de folhas, de colmos, de folhas senescentes e a produtividade de grãos a 13% de umidade de três híbridos de arroz irrigado no Rio Grande do Sul.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Soybean (Glycine max (L.) Merrill) is the major legume crop in the world. Rio Grande do Sul State is an important national grain producer, and the area grown with soybean has been expanded to areas of lowlands traditionally used to grow rice. In lowland areas the deficit and water surplus is more common due to physical properties of the soil. The objective of this dissertation is to characterize growth and development, and to quantify gas exchange at the leaf level and grain yield of two soybean cultivars with indeterminate and determinate stem termination in a hydromorphic soil and in a non-hydromorphic, with and without irrigation. Field experiments were conducted during the 2014/2015 growing season in Santa Maria, RS and Cachoeirinha, RS with two soybean cultivars, with determinate (Nidera NA 6411 RG) and indeterminate (TECIRGA 6070 RR) stem termination. In Santa Maria, the experiment was conducted with and without irrigation. Irrigation was performed by dripping and based on soil water balance. In Cachoeirinha, the experiment was conducted in a paddy field for rice cultivation, and irrigation was performed by flooding according to the water tension in the soil and stage of development of culture. Evaluations of development growth, yield components, gas exchange and dry matter were performed. The available water capacity for the crop in rotation with rice is limited mainly by the compacted layer of the soil near the surface. The main feature that ensures the highest yield stability of cultivars with indeterminate stem termination is the longest duration of the flowering period. Small water stress, either by deficit or surplus, that often take place in hydromorphic soil grown with soybean did not affect dry matter partitioning but did affect gas exchange and leaf area, which in turn did not affect grain yield. Defense mechanisms to water stress were activated, such as reduced stomatal conductance, photosynthetic rate and leaf area. A soja (Glycinemax (L.) Merril) é a principal leguminosa cultivada no mundo. O Rio Grande do Sul é um importante produtor nacional do grão e no estado vem ocorrendo a expansão da cultura para áreas de terras baixas com solos hidromórficos em que são tradicionalmente utilizadas no cultivo do arroz irrigado. Nessas áreas o déficit e excesso hídrico são mais comuns em função de características físicas do solo. O objetivo nesta dissertação é caracterizar o crescimento e o desenvolvimento e quantificar as trocas gasosas a nível foliar e a produtividade de grãos em duas cultivares de soja com tipo de crescimento determinado e indeterminado em solo não hidromórfico e em solo hidromórfico, com e sem irrigação suplementar. No ano agrícola de 2014/2015 foram conduzidos experimentos em Santa Maria, RS, e em Cachoeirinha, RS, com duas cultivares de soja, com tipo de crescimento determinado (Nidera NA 6411 RG) e indeterminado (TEC IRGA 6070 RR). Em Santa Maria o experimento foi conduzido com e sem irrigação suplementar. A irrigação foi realizada por gotejamento e calculada com base no balanço hídrico do solo. Em Cachoeirinha o experimento foi conduzido em área sistematizada para o cultivo de arroz irrigado, a irrigação foi realizada por meio de banhos de acordo com as tensões de água no solo e fase do desenvolvimento da cultura. Foram realizadas avaliações de desenvolvimento, crescimento, componentes de rendimento, trocas gasosas e de matéria seca. A capacidade de água disponível para a cultura em áreas de rotação com arroz irrigado é limitada principalmente pela camada compactada próxima a superfície do solo. A principal diferença no desenvolvimento que possibilita a maior estabilidade produtiva de cultivares de soja com tipo de crescimento indeterminado é o maior período de floração. Pequenos estresses hídricos, por déficit ou excesso, que comumente ocorrem em áreas de soja cultivada em solo hidromórfico não afetaram o particionamento de matéria seca mas afetaram as trocas gasosas e IAF. Essas reduções nas trocas gasosas não afetaram a produção de grãos, mas ativam os mecanismos de defesa da planta, como a redução da condutância estomática, taxa fotossintética e evolução da área foliar.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Soybean is a mainly agricultural world commodity, with United States, Brazil, and Argentina as mainly producers. This thesis had as objectives (i) evaluate the SoySim model to simulate growth, development, and yield of soybean cultivars with maturity groups greater than 4.2 in a subtropical region of Brazil and (ii) simulate the soybean yield potential and rainfed in the Rio Grande do Sul State in two climate futuro scenarios of IPCC (SRES A1B and RCP4.5) with the crop models SoySim and CROPGRO-Soybean. To reach the first objective, were used data from field experiments with 20 soybean cultivars, in 38 diferent sowing dates during 2010/2011, 2011/2012, 2012/2013, 2013/2014 and 2014/2015 growing seasons, in 12 locations at Rio Grande do Sul State. The soybean cultivars have maturity group varying between 4.8 and 8.2 and indeterminate and semi-determinate growth habit. The evaluation of the SoySim model show reasonable simulations of the variables of the V-stage and R-stage, final node number, and yield, but in general, the simulations that had the lower errors, were those with maturity groups lower than 6.0. For the second objective, the simulations with the emission scenarios SRES A1B and RCP4.5 forcing the crop models SoySim and CROPGRO-Soybean showed an increase on soybean yield in Rio Grande do Sul State until the end of the XXI century, with a positive change around 2 Mg ha-1 for the 2070-2099 period related to the baseline (1980-2009). A soja é a principal commodity agrícola mundial, sendo os Estados Unidos, Brasil e Argentina os principais produtores. Esta tese teve como objetivos (i) avaliar o modelo SoySim na simulação do crescimento, desenvolvimento e rendimento de cultivares de soja com grupo de maturação maior que 4.2 na região subtropical do Brasil e (ii) simular a produtividade potencial e com limitação por água em soja no Estado do Rio Grande do Sul em dois cenários climáticos futuros do IPCC (SRES A1B e RCP4.5) com os modelos SoySim e CROPGRO-Soybean. Pra alcançar o primeiro objetivo, foram usados dados de experimentos de campo com 20 cultivares de soja, em 38 diferentes datas de semeadura durante os anos agrícolas de 2010/2011, 2011/2012, 2012/2013, 2013/2014 e 2014/2015, em 12 locais no Rio Grande do Sul. As cultivares de soja utilizadas possuem grupo de maturação variando entre 4.8 e 8.2 e tipo de crescimento indeterminado e semi-determinado. A avaliação do modelo SoySim mostrou razoável simulação dos estágios vegetativos e reprodutivos, número final de nós e produtividade, mas no geral, as simulações que obtiveram os menores erros foram aquelas com grupo de maturação menor que 6.0. Para o segundo objetivo, as simulações com os cenários de emissões SRES A1B e RCP4.5 forçando os modelos agrícolas SoySim e CROPGRO-Soybean mostraram um aumento na produtividade de soja no Rio Grande do Sul até o final do século XXI, com anomalia positiva de até 2 Mg ha-1 no período de 2070-2099 em relação ao período baseline (1980-2009).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Maize has high economic and social importance, because it is both produced on a large scale as well an agricultural commodity, as well as in small family farms for subsistence. The objectives of this dissertation were (i) to compare the simulation of tip leaf number with the CSM-CERES-Maize model (linear) and the model of Wang and Engel (non-linear), and (ii) to calibrate and to test the of Wang and Engel model for simulating the phenology of landraces and improved maize varieties. The cultivars used were two landrace varieties 'Cinquentinha' and 'Bico de ouro' and two improved cultivars 'BRS Planalto' and 'AS 1573PRO'. Field experiments were conducted in the 2013/2014 and 2014/2015 growing seasons at the experimental area of the Department of Plant Science of UFSM, Santa Maria, RS. The experimental design was a complete randomized block with four replications. Models calibration to simulate leaf appearance was with the data from the 11/04/2013 sowing date for cultivars 'Cinquentinha', 'Bico de ouro' and 'AS 1573PRO' and from the 12/13/2014 sowing date for 'BRS Planalto' whereas for calibrating the phenology data from the 12/13/2014 sowing date for all cultivars. The best estimate of the tip leaf number for both improved and landrace varieties of maize was with the Wang and Engel model with a root mean square error (RMSE) of 0.9 leaves compared to CSM-CERES-Maize with RMSE of 1.5 leaves. The Wang and Engel model estimated with good precision all developmental stages of the landrace and improved varieties with a RMSE for emergency was 1.4 days, 4.5 days for silking and 4.3 days for physiological maturity. O milho possui grande importância econômica e social, pois é produzido tanto em grande escala como commodity agrícola, quanto em pequenas propriedades familiares visando a subsistência. Os objetivos desta dissertação foram (i) comparar a simulação da emissão de folhas com o modelo CS-CERES-Maize (linear) e Wang e Engel WE (não-linear) e (ii) calibrar e testar o modelo Wang e Engel para simular a fenologia de cultivares crioulas e melhoradas de milho. As cultivares utilizadas foram duas cultivares crioulas Cinquentinha‟ e Bico de ouro‟ e duas melhoradas BRS Planalto‟ e AS 1573PRO‟. Foram conduzidos experimentos de campo nos anos agrícolas 2013/2014 e 2014/2015 na área experimental do Departamento de Fitotecnia da UFSM, Santa Maria, RS. O delineamento foi de blocos ao acaso com quatro repetições. A calibração dos modelos para a emissão de folhas foi realizada com dados da semeadura de 04/11/2013 para as cultivares Cinquentinha‟, Bico de ouro‟ e AS 1573PRO‟, e 13/12/2014 a BRS Planalto‟, e para calibrar a fenologia foram usados dados da semeadura de 13/12/2014 para todas as cultivares. A melhor estimativa do número total de folhas, tanto para cultivares crioulas como melhoradas de milho, foi obtida com o modelo Wang e Engel, que apresentou RQME de 0,9 folhas, em comparação com CSM- CERES-Maize, com RQME de 1,5 folhas. O modelo WE estimou, de forma precisa a fenologia, tanto para cultivares crioulas como melhoradas com RQME para emergência de 1,4 dias, para R1 de 4,5 dias e para R6 de 4,3 dias.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Maize is an important crop of cereals around the world and one of the most mathematical models used to simulate the growth and development of maize is the CSM-Ceres-Maize model. However, the use of this model for open pollination varieties (landraces and improved) was not found in the literature. The objectives of this dissertation were (a) Calibrate the CSM-Ceres-Maize model available on the DSSAT v4.5 platform (Decision Support System for Agrotechnology Transfer) for two landrace maize cultivars ('Cinquentinha' and 'Bico de Ouro ), an improved variety ('BRS Missões') and a modern hybrid ('AS 1573PRO') and (b) Apply the CSM-Ceres-Maize model in Rio Grande do Sul State to simulate the kernel yield of the four cultivars for the recommended period and compare the agronomic performance of the open pollinated varieties with the hybrid in the condition without water restriction. The calibration of the CSM-Ceres-Maize model on the DSSAT platform was performed using the trial and error approach, obtaining a total of 7 parameters calibrated with a field experiment conducted in Santa Maria, in the 2013/14 growing seasons (Sowing date: 11/04/2013). The test of the model was performed with independent data obtained from the field experiment in Santa Maria, RS, with sowings dates in 08/20/2013, 02/03/2014 and 08/15/2014, and also the model was run for 15 locations in Rio Grande do Sul State, with sowing date range in a 5-day time step to analyze the kernel yield between cultivars. The model was able to simulate the phenology and productivity of four cultivars, capturing the evolution of each one during your cycle. Also, it was possible to prove the stability of potential kernel yield of the landrace maize cultivars in comparison with the hybrid. O milho é uma importante cultura de cereais ao redor do mundo e um dos modelos matemáticos mais usados para simular o crescimento e desenvolvimento desta cultura é o modelo CSM-Ceres-Maize. No entanto, o uso deste modelo para cultivares de polinização aberta (crioulas e melhoradas) não foi observado na literatura. Os objetivos desta dissertação foram (a) calibrar o modelo CSM-Ceres-Maize disponível na plataforma DSSAT v4.5 (Decision Support System for Agrotechnology Transfer) para duas cultivares crioulas de milho ( Cinquentinha e Bico de Ouro ), e duas melhoradas, uma variedade de polinização aberta ( BRS Missões ) e um híbrido simples ( AS 1573PRO ) e (b) aplicar o modelo CSM-Ceres-Maize no Rio Grande do Sul para simular a produtividade de grãos das quatro cultivares durante o período recomendado e comparar o desempenho agronômico das cultivares de polinização aberta com o híbrido na condição sem restrição hídrica. A calibração do modelo CSM-Ceres-Maize na plataforma DSSAT foi realizada através do método dos mínimos quadrados, obtendo-se um total de sete parâmetros calibrados com um experimento de campo realizado em Santa Maria, RS, no ano agrícola 2013/14 (Semeadura: 04/11/2013). O teste do modelo foi realizado com dados independentes obtidos através do experimento de campo em Santa Maria, RS, com semeaduras em 20/08/2013, 03/02/2014 e 15/08/2014 e, também o modelo foi rodado para 15 locais no Rio Grande do Sul, com data de semeadura variando em um passo de tempo de 5 dias para analisar a diferença de produtividade entre as cultivares. O modelo foi capaz de simular a fenologia e produtividade das quatro cultivares, captando a evolução de cada uma no decorrer do seu ciclo. Também, foi possível comprovar a estabilidade na produtividade potencial de grãos das cultivares crioulas em comparação com o híbrido.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Projections of a possible climate change indicate that the current CO2 concentration is expected to double and air temperature increase by up to 6°C by the end of this century, leading to changes in crops yield. The impact of climate change on irrigated rice in conditions of Southern Brazil should be positive, with increases in potential grain yield. However, there are few studies to assess the impact of climate change in Rio Grande do Sul, a State with an important role in rice production in the country. Thus, the objective of this study was to simulate the impact of climate change on rice grain yield in Rio Grande do Sul in a climate change scenario based on the IPCC A1B scenario. The grain yield was simulated with the SimulArroz model for three maturity groups (early, middle and late), seven sowing dates (01/08, 01/09, 01/10, 01/11, 01/12, 01/01 and 01/02) at different levels of crop management (technological level), in the six rice production regions of the State. The results indicate that climate change expected for the A1B scenario will have a positive effect on grain yield of rice in Rio Grande do Sul State, mainly at the end of the century, when the sowing period may be anticipated. There were variations on the effect of climate change on yield among the rice production regions with the West part of the State the least favored region and the Southern part of the State the most favored in the future scenario. Projeções sobre possíveis mudanças climáticas indicam que a atual concentração de CO2 deverá dobrar e a temperatura do ar aumentar em até 6°C até o final deste século, proporcionando alterações na produtividade das culturas agrícolas. O impacto da mudança climática na cultura do arroz irrigado nas condições do Sul do Brasil deverá ser positivo, com aumento na produtividade potencial de grãos. No entanto, ainda há poucos estudos para avaliação do impacto da mudança climática no Rio Grande do Sul, estado com importante participação na produção de arroz do país. Assim, este trabalho teve como objetivo simular o impacto da mudança climática na produtividade de grãos de arroz irrigado no Rio Grande do Sul, em um cenário de mudança climática baseado no cenário A1B do IPCC. A produtividade de grãos foi simulada com o modelo SimulArroz para três grupos de maturação (precoce, médio, tardio), sete datas de semeadura (01/08, 01/09, 01/10, 01/11, 01/12, 01/01, 01/02) em diferentes níveis de manejo da lavoura (níveis tecnológicos) nas seis regiões orizícolas do estado. Os resultados indicam que a mudança climática prevista no cenário A1B terá efeito positivo na produtividade de grãos de arroz irrigado do estado do Rio Grande do Sul, principalmente no final do século XXI, quando o período de semeadura poderá ser antecipado. Entre as regiões orizícolas houve variação do efeito da mudança no clima sobre a produtividade, sendo a Fronteira Oeste menos favorecida e a Zona Sul a mais favorecida no cenário futuro.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The detailed representation of hydrological processes involved in soil water balance and the little knowledge about the influences of tropical forests has acquired great importance for the efficient management of water resources and a better understanding of the hydrological cycle. Therefore, is necessary to use of techniques that allow monitoring and the representation of involved variables, represent in a possible closer way the natural environment. This work aimed to investigate the dynamics of soil hydrological processes and the determination of the most adequate time scale for determining the water balance, utilizing drainage lysimeters containing undisturbed soil, installed in native grassland compared with the native forest, representative of the Atlantic Forest biome under the climatic conditions of the southern Brazil. The monitoring of the variables rainfall, runoff and drainage was performed through electronic rain gauges and the soil water content was monitored by electronic tensiometers installed at different depths of 10, 30 and 70 cm inside the lysimeters. The results showed that due to interception of solar radiation, the native forest provides the formation of an internal microclimate differentiated in relation to the external environment of native grassland, resulting in a lower input energy and exerting significant influences on the processes involved in the water balance. This difference in climatic conditions combined with soil characteristics, allows the lysimeter installed in native forest presents highest soil water storage capacity of water, being observed higher water contents in the soil, at all depths, compared the condition of native grassland. Consequently, the lysimeter installed in the native forest maintains the drainage flows for longer time than the lysimeter installed in the native field, being the drainage process influenced by the season and the antecedent soil moisture. Regarding the runoff, it is observed that the volumes per event are greater in native grassland than in native forest. The water balance calculation based on data monitored in the lysimeters shows that average daily actual evapotranspiration was 36.93% higher than in the native grassland lysimeter compared to lysimeter installed inside the native forest, having significant difference between the two environments. The lysimeters used in this study as well as the methodologies adopted for monitoring hydrological variables involved in water balance, did not show satisfactory results for the determination of evapotranspiration in daily periods since they are not able to represent the observed lags in speed that different processes occur in the interior of the soil profile. The timescale for events showed to be the most appropriate in determining the water balance in relation to the daily period and decendial period. A representação detalhada dos processos hidrológicos envolvidos no balanço hídrico do solo e o pouco conhecimento sobre a influência das florestas tropicais tem adquirido grande importância para uma gestão eficiente dos recursos hídricos e melhor compreensão do ciclo hidrológico. Para tanto, se faz necessário a utilização de técnicas que permitam o monitoramento e a representação das variáveis envolvidas, de forma mais próxima possível, ao ambiente natural. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo, investigar a dinâmica dos processos hidrológicos do solo e a determinação da escala temporal mais adequada para a determinação do balanço hídrico, utilizando lisímetros de drenagem, contendo em seu interior solo com estrutura não deformada, instalados em área de campo nativo e em área de mata nativa, representativa do bioma mata atlântica. O monitoramento das variáveis precipitação, escoamento superficial e drenagem foi realizado por meio de pluviógrafos eletrônicos e o conteúdo de água no solo foi monitorado por tensiômetros eletrônicos instalados nas profundidades de 10, 30 e 70 cm, no interior dos lisímetros. Os resultados demonstram que devido a interceptação da radiação solar, a vegetação de mata nativa proporciona a formação de um microclima interno diferenciado em relação ao ambiente externo de campo nativo, resultando em um menor aporte de energia e exercendo influências significativas sobre os processos hidrológicos envolvidos no balanço hídrico. Esta diferença nas condições climáticas aliadas as características do solo, permite que o lisímetro instalado na mata nativa apresente maior capacidade de armazenamento de água, sendo observados maiores conteúdos de água no solo, em todas as profundidades, quando comparado a condição de campo nativo. Em consequência, o lisímetro instalado na mata nativa mantem os fluxos subterrâneos de drenagem por mais tempo que o lisímetro instalado no campo nativo, sendo o processo de drenagem influenciado pela época do ano e conteúdo antecedente de água no solo. Quanto ao escoamento superficial, observa-se que os volumes escoados, por evento, são maiores no campo nativo do que na mata nativa. O cálculo do balanço hídrico com base nos dados monitorados nos lisímetros demonstra que a evapotranspiração real média diária foi 36,93% superior no lisímetro do campo nativo quando comparado ao lisímetro instalado no interior da mata nativa, havendo diferença significativa entre os dois ambientes. Os lisímetros utilizados neste estudo bem como, as metodologias adotadas para o monitoramento das variáveis hidrológicas envolvidas no balanço hídrico, não apresentaram resultados satisfatórios para a determinação da evapotranspiração em períodos diários já que não são capazes de representar as defasagens observadas na velocidade com que os diferentes processos ocorrem no interior do perfil do solo. A escala temporal por eventos mostrou ser a mais adequada na determinação do balanço hídrico em relação ao período diário e decêndial.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The occurrence of short droughts, during the growing season of cassava in Rio Grande do Sul, may cause several soil drying cycles which induce physiological disorders in plants, affecting cassava productivity in the state. The objectives of this study were to verify the physiological mechanisms used by plants during the first and second soil drying cycle, the recovery of leaf area in plants under water stress after rehydration, the response of plants under one drying cycle with two distinct physiological ages and the possibility of acclimation of plants under two drying cycles, in sequence. Two experiments were conducted with cassava plants, Fepagro RS 13 cultivar, inside a plastic house at Federal University of Santa Maria, RS, Brazil. Planting dates were on 29/09/2011 for EXP 1 and 24/11/2011 for EXP 2. Water regimes for the two experiments were RH1, without water deficit during the two periods (control treatment); RH2, with water deficit during the two periods (two cycling cycles); RH3, with one drying cycle on P1, matching with the first drying cycle on RH2 and RH4, with one drying cicle on P2, matching with the second drying cycle on RH2. FTSW is the portion of available water in the soil which plants use in the transpiration. The physiological mechanisms that stood out on P1 of RH2 and RH3 and P2 of RH4 were the reduction of total leaf area and stomatal control of cassava plants. On P2 of RH2, it was the reduction of total leaf area (without leaf senescence). RH3 plants showed fast recovering after rehydration on P2, with high NFE and CFA, regarding RH1. The drying cycles with low (RH3) and high (RH4) physiological age presented no difference on FTSW threshold for TR and CFR. The high CT of RH2, on P2 of EXP1, indicates that plants had lower activation of stomatal control during high DPV periods. Thus, plants of RH2 acclimated to the second drying cycle with FTSW threshold of 0,09 to CFR and 0,13 to TR, presenting late CFR and TR declines in comparison with drying cycles of RH3 and RH4. A frequente ocorrência de curtas estiagens, durante o período de cultivo da mandioca no Rio Grande do Sul, pode provocar vários ciclos de secamento do solo que causam distúrbios fisiológicos nas plantas, afetando a produtividade da cultura no Estado. Os objetivos desta dissertação foram verificar os mecanismos fisiológicos das plantas durante o primeiro e segundo ciclo de secamento do solo; a capacidade de recuperação da área foliar em plantas com estresse hídrico após a reidratação; a resposta de plantas submetidas a um ciclo de secamento do solo em duas idades fisiológicas distintas e a possibilidade de aclimatação das plantas submetidas a dois ciclos de secamento do solo subsequentes. Dois experimentos foram conduzidos com plantas de mandioca, cultivar Fepagro RS 13, dentro de um abrigo telado no Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil. As datas de plantio do primeiro (EXP 1) e segundo (EXP 2) experimento foi 29/09/2011 e 24/11/2011, respectivamente. Os regimes hídricos do solo, para os dois experimentos, foram: RH1, sem deficiência hídrica nos dois períodos (testemunha); RH2, com deficiência hídrica nos dois períodos (dois ciclos de secamento do solo); RH3, com um ciclo de secamento no P1, coincidindo com o primeiro ciclo de secamento do RH2; e RH4, com um ciclo de secamento no P2, coincidindo com o segundo ciclo de secamento do RH2. A fração da água disponível do solo (FATS) é a parcela da água que a planta utiliza na transpiração. Os mecanismos fisiológicos mais evidenciados no P1 dos RH2 e RH3 e no P2 do RH4 foram a redução da área foliar total e o controle estomático das plantas de mandioca. Já, no P2 do RH2, foi a redução da área foliar total (sem senescência foliar). As plantas do RH3 demonstraram rápida recuperação após a reidratação no P2, com elevados NFE e CFA, em relação ao RH1. Os ciclos de secamento das plantas com menor (RH3) e maior (RH4) idade fisiológica não apresentaram diferença nas FATSc para TR e CFR. O elevado CT do RH2, no P2 do EXP 1, indica que as plantas tiveram menor ativação do controle estomático durante os períodos do dia de alto DPV. Com isso, as plantas do RH2 aclimataram-se ao segundo ciclo de secamento do solo com FATSc de 0,09 para CFR e de 0,13 para TR, apresentando os declínios de CFR e de TR mais tardiamente em comparação com os ciclos de secamento do RH3 e RH4.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Cassava (Manihot esculenta Crantz) is an important crop in several regions of Brazil for having good agronomic performance in soils with low fertility and low water availability. Mathematical models adapted and tested in different environmental conditions are tools to describe the interactions between plant and environment. The objective of this study was to simulate the leaf number (LN) with two mathematical models, one that considers the linear effect and one that considers the nonlinear effect of air temperature on leaf appearance on the stems of cassava. Considering two versions in each model, one version uses the daily mean temperature (Tmean) and the other uses the daily minimum and maximum temperature (Tmm).The linear model is the model that uses the concept of phyllochron and nonlinear model is the Wang; Engel (WE) model. Model coefficients were estimated from a data set of accumulated number leaves, on the main stem and on the sympodial first and second order branching (HP, RS1 and RS2) of the variety of cassava "Fepagro RS 13", collected in experiments conducted on the field area, Crop Science Department, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil, in the growing seasons 2005/2006 and 2007/2008.The evaluation of the models was performed with independent data collected in the same location in the growing seasons 2006/2007, 2008/2009, 2009/2010 and 2010/2011, with different rainfall availability. The WE model provided the best estimate of leaf number in cassava, with a root mean square error (RMSE) of 3.2 and 3.5 leaves, compared with the phyllochron model with 3.7 and 4.4 leaves for LN general utilizing temperature versions Tmean and Tmm, respectively. Among the versions of the models, for simplicity the versions that uses Tmean can be used, but in warmer regions the version that uses the daily minimum and maximum temperature (Tmm) is suggested. A mandioca (Manihot esculenta Crantz) é uma cultura importante em várias regiões do Brasil, por ter desempenho agronômico satisfatório em solos com baixa fertilidade e baixa disponibilidade hídrica. Modelos matemáticos adaptados e testados em diferentes condições ambientais são ferramentas que permitem descrever as interações entre a planta e o ambiente. Neste estudo objetivou-se simular a emissão do número de folhas (NF) com dois modelos matemáticos, um que considera o efeito linear e outro que considera o efeito não linear da temperatura do ar sobre o aparecimento de folhas nas hastes da mandioca, considerando duas versões de cada modelo, uma versão com a temperatura média diária do ar (Tmed) e outra com a temperatura mínima e máxima do ar (Tmm). O modelo linear é o modelo que utiliza o conceito do filocrono e o não-linear é o modelo de Wang; Engel (WE). Para estimar os coeficientes dos modelos foi usado um conjunto de dados de número de folhas acumuladas, na haste principal e na ramificação simpodial de primeira e segunda ordem (HP, RS1 e RS2) da variedade de mandioca FEPAGRO RS 13 , coletados em experimentos conduzidos na área experimental do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria, RS, nos anos agrícolas 2005/2006 e 2007/2008 (em duas datas de plantio). A avaliação dos modelos foi realizada com dados independentes coletados no mesmo local nos anos agrícolas de 2006/2007, 2008/2009, 2009/2010 e 2010/2011, os quais tiveram distintas disponibilidades de precipitação pluviométrica. O modelo de WE proporcionou melhor estimativa para o número de folhas em mandioca, com valor de raiz do quadrado médio do erro de 3,2 e 3,5 folhas, comparado com o modelo do filocrono com 3,7 e 4,4 folhas para NF geral usando as versões de temperatura Tmed e Tmm, respectivamente. Entre as versões dos dois modelos, por simplicidade pode-se usar a versão que usa a Tmed, mas em regiões mais quentes sugere-se usar a versão que usa a temperatura mínima e máxima diárias do ar (Tmm).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The objectives of this study were to test the homogeneity of monthly data of sunshine period from 1912 to 2010 hours of sunshine and the period from 1968 to 2010, recalculate the descriptive statistics of sunshine daily, monthly and seasonal Santa Maria, RS, characterize the secular trend and interdecadal and interannual variability of monthly sunshine hours and adjust and test the Ångström - Prescott and Penman equation to estimate the flux density of incident solar radiation level and in different time periods of the day for Santa Maria , RS. The data of sunshine duration and solar radiation were measured at the meteorological station of the Brazilian National Weather Center (8o DISME/INMET), located in the Experimental Department, Federal University of Santa Maria. The Run tests, and the Mann-Kendall and Pettitt tests were used for analysis of homogeneity and trends in the series respectively, and the power spectral density was used for detecting annual and decadal cicles related to El Nino Oscillation Southern and Pacific Decadal Oscillation. The time series of monthly and seasonal sunshine in Santa Maria, in the period 1912-2010 are homogeneous for all months and seasons, except for the months of December and autumn. In the time series of monthly and seasonal sunshine in Santa Maria, in the period 1912 to 2010 there is no trends to increase or decrease, ie the series are stationary. There are large interannual and interdecadal variability in the time series of sunshine in Santa Maria, RS, indicating a sign of El Nino Oscillation Southern and Pacific Decadal Oscillation climate in this element. The number of sunshine daily and average monthly number of sunshine during the periods of the day, in the range from 9 to 15 hours showed decreasing trends, especially in October and spring. There is interannual variability in the series of monthly average daily sunshine and the series of sunlight at different times of day. In La Niña years increased the mean daily sunshine and the different times of day in October, November and December. In El Niño years increased the mean daily sunshine and the different times of day during the months of January and February. The estimation of the global solar radiation by the Ångström equation modified by Prescott and Penman was not precise level and time in the different sub-periods of the day, it is suggested to be tested models of other estimates of the estimate of global radiation hourly. Os objetivos deste trabalho foram testar a homogeneidade dos dados mensais de brilho solar do período de 1912 a 2010 e horários de brilho solar do período de 1968 a 2010, recalcular as estatísticas descritivas do brilho solar diário, mensal e sazonal em Santa Maria, RS, caracterizar a tendência secular e a variabilidade interanual e interdecadal do brilho solar mensal e horário e ajustar e testar a equação de Ångström - Prescott e Penman para estimativa da densidade de fluxo de radiação solar global incidente em nível horário e em diferentes períodos do dia para Santa Maria, RS. Os dados de brilho solar e de radiação solar analisados foram medidos na Estação Climatológica Principal do Instituto Nacional de Meteorologia (8º DISME/INMET), localizada no Campo Experimental do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria. Foram usados os testes Run, Mann-Kendall e Pettitt para análise de homogeneidade e tendências respectivamente, e o método da função densidade espectral de potências para detectar ciclos anuais e interdecadais relacionados aos fenômenos El Niño Oscilação Sul e Oscilação Decadal do Pacífico. As séries históricas mensais e sazonais de brilho solar em Santa Maria, RS, no período de 1912 a 2010 são homogêneas para todos os meses e estações do ano, exceto para o mês de dezembro e outono. Nas séries históricas mensais e sazonais de brilho solar em Santa Maria, RS, no período de 1912 a 2010 não há tendência de aumento ou diminuição, ou seja, as séries são estacionárias. Há grande variabilidade interanual e interdecadal nas séries históricas de brilho solar em Santa Maria, RS, indicando sinal do fenômeno El Niño Oscilação Sul e da Oscilação Decadal do Pacífico neste elemento climático. A série de brilho solar médio mensal diário e a série de brilho solar nos períodos do dia, no intervalo das 9 às 15 horas apresentou tendências decrescentes, principalmente no mês de outubro e primavera. Existe variabilidade interanual na série de brilho solar média mensal diário e nas séries de brilho solar no diferentes períodos do dia. Em anos de La Niña aumenta a média de brilho solar diário e nos diferentes períodos do dia nos meses de outubro, novembro e dezembro. Em anos de El Niño aumenta a média de brilho solar diário e nos diferentes períodos do dia nos meses de janeiro e fevereiro. A estimativa da radiação solar global pela a equação de Ångström modificada por Prescott e Penman não foi precisa em nível horário e nos diferentes sub-períodos do dia, por isso sugere-se que sejam testados por outros modelos as estimativas da estimativa da radiação solar global horária.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The objective of this study was to determine the response of plant transpiration and leaf growth to the fraction of transpirable soil water (FTSW) in potato and cassava clones. Three experiments were conducted with potato, two of them were in Spring, with plantings on 08/20/2008 (BAT1) and on 10/20/2008 (BAT2), and one experiment in Fall, with planting on 03/25/2009 (BAT3). Two experiments were conducted with cassava, with plantings on 09/11/2009 (MAN1) and on 09/08/2010 (MAN2). The experiments were conducted in 8 liter pots filled with soil inside a plastic house. Two potato clones (Macaca and SMINIA 793101- 3) and two cassava clones (Fécula Branca and Fepagro RS 13) were used. Soil water, represented by the FTSW, transpiration and leaf growth were measured on a daily basis during the period of soil drying. The threshold FTSW that starts to affect transpiration, which is an indicator of stomata closure, was 0.38, 0.47 and 0.28 for the clone Macaca and 0.48, 0.51 and 0.32 for the clone SMINIA793101-3 in BAT1, BAT2 and BAT3, respectively, whereas leaf growth decreased at a greater threshold FTSW for Macaca . These results indicate that the clone SMINIA793101-3 is more tolerant to soil water deficit than Macaca . For cassava, the threshold FTSW for transpiration was 0.45 in the clone Fécula Branca and 0.50 in the clone Fepagro RS 13 . The onset of reduction in leaf growth was at a FTSW of 0.51 in the clone Fécula Branca and 0.49 in the clone Fepagro RS 13 .When data were separated in days with low and high vapor pressure deficit at 3PM, threshold FTSW for transpiration and leaf growth changed in both species and within each species. These results confirm the genetic variability available in each species and are a reminder on the complex genotype and environment relationships that characterize agricultural crops. O objetivo deste trabalho foi determinar a resposta da planta em termos de transpiração e de crescimento foliar em clones de batata e de mandioca ao conteúdo de água disponível no solo, representado pela fração de água transpirável no solo (FATS). Foram realizados três experimentos com a cultura da batata, sendo dois na primavera (cultivo de safra), com plantios em 20/08/2008 (BAT1) e 20/10/2008 (BAT2) e um no outono (cultivo de safrinha), com plantio em 25/03/2009 (BAT3), e dois experimentos com a cultura da mandioca com plantio em 11/09/2009 (MAN1) e 08/09/2010 (MAN2). Os experimentos foram conduzidos em vasos de 8 litros preenchidos com solo e dispostos no interior de um abrigo plástico telado. Os clones de batata utilizados foram Macaca e SMINIA793101-3 e os clones de mandioca foram Fécula Branca e Fepagro RS 13. A água disponível, representada pela FATS, a transpiração e o crescimento foliar foram medidos diariamente durante o período de imposição da deficiência hídrica em cada experimento. Para a cultura da batata a FATS crítica que começa a afetar a transpiração, indicativo do início do fechamento estomático, foi de 0,38, 0,47 e 0,28 no clone Macaca e 0,48, 0,51 e 0,32 no clone SMINIA793101-3, para os experimentos BAT1, BAT2 e BAT3, respectivamente, enquanto o crescimento foliar começou a ser reduzido com um valor de FATS crítica maior para o clone Macaca, indicando que o clone SMINIA793101-3 é mais tolerante ao déficit hídrico no solo que o clone Macaca. Para a cultura da mandioca, a FATS crítica em que a transpiração começa a ser reduzida foi de 0,45 para o clone Fécula Branca e 0,50 para o clone Fepagro RS 13. O crescimento foliar começou a ser reduzido quando a FATS atingiu valores de 0,51 no clone Fécula Branca e 0,49 no clone Fepagro RS 13. Quando os dados foram separados em dias com baixa e alta demanda evaporativa do ar, representada pelo déficit de pressão de vapor do ar às 15 horas, houve diferença na FATS crítica que começa a afetar a transpiração e o crescimento foliar para as duas espécies e dentro de cada espécie. Estes resultados confirmam a variabilidade genética disponível em cada espécie e são um lembrete da complexa relação entre genótipo e ambiente que caracteriza as culturas agrícolas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Climate change projections indicate that current atmospheric CO2 concentrations (380 ppmv) will double by the end of this century, which may lead to an increase in crop yield due to an increase in photosynthesis. However, as a negative consequence of higher CO2 concentration, an increase in atmosphere greenhouse effect and consequent increase in air temperature is expected during the next 100 years, which might offset the positive effects of increasing CO2 on crops. Despite the importance of rice crop in Rio Grande do Sul and in Brazil, there is no report in the literature on the impact of climate change on grain yield for Brazilian genotype and conditions. Thus, the objective of this dissertation was to simulate and evaluate the impact of elevated atmospheric CO2 concentration and temperature increase of +1°C, +2°C, +3°C, +4°C and +5°C. Rice grain yield was simulated with the InfoCrop model. Simulations were performed considering three moderns rice cultivars (IRGA 421, IRGA 417 and EPAGRI 109) and seven sowing dates spaced monthly from 20 July to 20 January. A greater rice grain yield was obtained in the climate change scenarios for the three cultivars, with higher increase for the very early cultivar (IRGA 421) and lower increase for the late cultivar (EPAGRI 109). If global warming takes place, currently sowing period for irrigated rice it may be enlarged. Projeções sobre possíveis mudanças climáticas indicam que a concentração atual de CO2 (380 ppmv) na atmosfera terrestre deverá dobrar até o final deste século, o que pode acarretar em um aumento no rendimento das culturas agrícolas pelo incremento na fotossíntese. Porém, como conseqüência negativa do aumento da concentração de CO2, é esperado um aumento do efeito estufa da atmosfera e, consequentemente, na temperatura do ar nos próximos 100 anos, o que poderia anular os efeitos positivos do aumento da concentração de CO2 nas culturas agrícolas. Apesar da importância da cultura do arroz irrigado no Rio Grande do Sul e no Brasil, não foi encontrado na bibliografia nenhum trabalho que avaliasse o impacto da mudança climática no rendimento de grãos para as condições e genótipos brasileiros. Assim, esta dissertação teve como objetivo simular e avaliar o impacto de cenários climáticos de aumento da concentração de CO2 na atmosfera e aumento da temperatura do ar sobre o rendimento de grãos de arroz irrigado em Santa Maria, RS. Foram utilizados cenários sintéticos de mudança climática com 100 anos, considerando-se o dobro da quantidade de CO2 e aumentos de temperatura do ar de +1°C, +2°C, +3°C, +4°C e +5°C. O rendimento de grãos da cultura do arroz foi simulado com o modelo InfoCrop. As simulações foram realizadas considerando um intervalo de 100 anos para três cultivares modernas de arroz (IRGA 421, IRGA 417 e EPAGRI 109) em sete datas de semeadura, com intervalos mensais, de 20 de Julho até 20 de Janeiro. O rendimento de grãos de arroz irrigado aumentou nos cenários de mudança climática para as três cultivares com maior incremento na cultivar superprecoce (IRGA 421) e menor na cultivar de ciclo longo (EPAGRI 109). Se o aquecimento global se confirmar, o período de semeadura recomendado atualmente para cultivares de arroz irrigado deverá ser ampliado.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A large-scale phenomenon that greatly affects the weather and the climate of different locations of the Globe and that has been widely studied during the last three decades is the El Niño Southern Oscilation (ENSO). ENSO leads to changes in the atmospheric circulation and affects climate variables, mainly rainfall, in all regions of Brazil. During El Niño years (the positive phase of ENSO), rainfall is often above normal in Southern Brazil whereas during La Niña years (the negative phase of ENSO), rainfall is often below normal. Some of the rainfall properties are affected by ENSO like frequency, intensity and amount. These properties are important to define if rainfall events are erosive. There are some methods of determining rainfall erosivity, among them the best and most used in Rio Grande do Sul State is the EI30 erosivity index. The objective of this dissertation was to determine and associate the EI30 erosivity index of rainfalls with the ENSO phenomenon in Santa Maria, RS, Brazil. Daily precipitation data recorded from 01 July 1978 to 30 July 2008 collected in a standard Climatological Station in Santa Maria, RS, were used. Individual erosive rainfall events were identified in the records, grouped into El Niño, La Niña and Neutral years, and had their EI30 calculated. Rainfalls were also grouped into three patterns: Advanced, Intermediate and Delayed. Pearson correlation and regression analyses between the EI30 erosivity index and the Niño Oceanic Index (NOI) were performed and the regression was tested with the t test in order to quantify the relationship between the two variables, aiming a possible predictability of the erosion potential of rainfall events from Sea Surface Temperature (SST) in the Pacific Ocean. Rainfall erosion potential in Santa Maria is affected by ENSO, so that a greater number of rainfall events have higher erosion potential during El Niño and neutral years. The variability of the rainfall erosion potential is greater during Neutral years than during years with SST anomalies. The frequency distribution of the EI30 erosivity index is skewed to the right in El Niño, La Niña and Neutral years. Rainfalls pattern is changed in years with SST anomalies, so that there is a slight increase in Advanced rainfalls during El Niño years and a slight decrease in Delayed rainfalls during La Niña years, whereas there is a decrease in rainfall events with Intermediate pattern during El Niño and La Niña years compared to Neutral years. The predictive capability of the erosion potential of rainfall events in Santa Maria from NOI index is weak or not possible. Um dos fenômenos de grande escala que mais afetam o tempo e o clima de diferentes locais na superfície terrestre e que tem sido bastante estudado nas últimas três décadas é o fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS). O ENOS provoca alterações na circulação atmosférica que afetam os elementos meteorológicos, principalmente a precipitação pluviométrica, em todas as regiões do Brasil. Em anos de El Niño, fase positiva do fenômeno, a precipitação pluviométrica é freqüentemente acima da normal na Região Sul do Brasil e em anos de La Niña, fase negativa do fenômeno, a precipitação pluviométrica é freqüentemente abaixo da normal. Algumas características das precipitações pluviométricas são afetadas pelo ENOS como a freqüência, a intensidade e a quantidade. Essas características são importantes para se definir se as chuvas são erosivas. Existem alguns métodos de determinação da erosividade das chuvas, através de índices de erosividade, entre os quais, o melhor e mais usado no Rio Grande do Sul (RS) é o Índice de Erosividade EI30. O objetivo desta dissertação foi determinar e associar o Índice de Erosividade EI30 das chuvas com o fenômeno ENOS para Santa Maria, RS. Usaram-se os dados de precipitação diária retirados de pluviogramas a partir de 01 de julho de 1978 a 30 de junho de 2008 coletados na Estação Climatológica Principal de Santa Maria, RS. As chuvas individuais e erosivas foram identificadas nos pluviogramas, classificadas em anos de El Nino, La Niña e Neutros e calculado o seu índice EI30. Também foram classificadas as chuvas em padrões de chuvas Avançado, Intermediário e Atrasado. Foi realizada a análise de correlação de Pearson e análise de regressão entre o Índice de Erosividade EI30 e o Índice Oceânico do Niño (ION) e a significância da regressão foi testada com o teste t com o objetivo de quantificar a associação entre as duas variáveis, com vistas à possível previsibilidade do potencial erosivo das chuvas a partir de anomalias de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) no Oceano Pacífico. O potencial erosivo das chuvas em Santa Maria é afetado pelo fenômeno ENOS, de modo que um maior número de chuvas tem maior potencial erosivo em anos de El Niño e em anos Neutros. A variabilidade do potencial erosivo das chuvas em Santa Maria é maior nos anos Neutros do que nos anos de anomalia da TSM. A distribuição de freqüência do índice de erosividade EI30 de chuvas individuais é assimétrica positiva em anos de El Niño, La Niña e Neutros. O padrão das chuvas é alterado em anos de anomalia da TSM no sentido de que nos anos El Niño há um leve acréscimo nas chuvas de padrão avançado e em anos de La Niña há um leve acréscimo nas chuvas de padrão atrasado, e no padrão intermediário, decrescem o número de chuvas em anos de El Niño e La Niña comparado com anos Neutros. A capacidade preditiva do potencial erosivo das chuvas em Santa Maria pelo Índice ION é fraca ou inexistente.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Common bean is produced in the entire territory of Brazil and it is the staple food of many Brazilians. In spite of being cultivated in a variety of meteorological conditions, common bean is a plant sensitive to environmental stresses, mainly water stress. To appropriately provide the plant with water, it is necessary to study the climate of the region and the sowing times. Such information will be helpful to decide if the irrigation is recommended or not, and when recommended, its best planning. The objective of this study was to determine the most probable value of the duration of the cycle and the developmental phases, the irrigation requirements and the number of irrigations necessary for common bean cultivated during different sowing dates, considering the storage capacity of available water (CAD) of some of the main soils of the Central Region of the Rio Grande do Sul State, Brazil. The simulation of the developmental cycle was performed using thermal time units, in ten sowing dates (ES) and in each year of the meteorological database, from 1968 to 2006. Meteorological data were collected in the main meteorological station (MS) at Santa Maria - RS Irrigation was simulated for 13 soils in the surroundings of the MS, organized in six groups according to CAD and texture. In simulating the irrigation it were used four managements: 0.8, 0.7, 0.6 and 0.5 which correspond to the maximum uptake of 20%, 30%, 40% and 50% of CAD, respectively. The variation of the amount of water in the soil was calculated through daily water balance, considering the irrigation. Data obtained, such as the entire cycle duration and developmental phases, and the amount and number of irrigations, was submitted to analysis variance, tests of means comparison and analysis of probability distribution. The normal probability density function (fdp) was used to study the developmental cycle and the duration of the developmental phases. For the irrigation requirements and the number of irrigations, the gamma fdp was used in most cases, because of a best fit of the data. When it was not possible to adjust any fdp the empirical distribution was used. The developmental cycle has a variable duration with average values between 81 and 121 days, being shorter at the end of the spring growing season. The irrigation requirement and the number of irrigations were influenced by ES and soil type. The largest demand of water supply takes place at the end of the spring growing season and the smallest one in the beginning of the spring growing season and during the autumn growing season. For a likelihood of 90% the irrigation requirement varied between 32 and 143 mm and the number of irrigations between 3 and 20 times during the growing season. O feijão é uma leguminosa bastante cultivada no Brasil, sendo o principal alimento de muitos brasileiros. Apesar de ser cultivado em diferentes condições climáticas, o feijoeiro é uma planta bastante sensível a estresses ambientais, notadamente a deficiência hídrica. Para suprir adequadamente a planta com água é necessário estudar o clima da região e das épocas de cultivo. As informações obtidas irão ajudar na tomada de decisões da adoção ou não da irrigação e, quando recomendada, seu melhor planejamento. O objetivo desse estudo foi determinar os valores mais prováveis de duração do ciclo e subperíodos, de lâmina de irrigação e do número de irrigações necessários para o feijão semeado em diferentes épocas, considerando-se a capacidade de armazenamento de água disponível (CAD) dos principais solos da região Central do Rio Grande do Sul. A simulação do ciclo foi realizada utilizando-se a soma térmica, em dez épocas de semeadura (ES) e em cada ano da séria histórica de dados meteorológicos, para o período entre 1968 e 2006. Os dados meteorológicos foram coletados na estação meteorológica principal de Santa Maria RS (EMPSM). A irrigação foi simulada para 13 solos da região de abrangência da EMPSM, que foram reunidos em seis grupos, de acordo com sua CAD e sua textura. Para simular a irrigação, utilizaram-se quatro manejos: 0,8; 0,7; 0,6 e 0,5 os quais correspondem ao esgotamento máximo de 20%, 30%, 40% e 50% da CAD, respectivamente. A variação do conteúdo de água no solo foi determinada pelo balanço hídrico diário do solo, considerando-se a irrigação. Os dados de duração do ciclo e dos subperíodos, assim como a lâmina e o número de irrigações foram submetidos à análise de variância, teste de comparação de médias e análise de distribuição de probabilidade. A função de distribuição de probabilidades (fdp) normal foi utilizada para estudar a distribuição da duração do ciclo e de suas etapas. Para a lâmina de irrigação e o número de irrigações utilizou-se a fdp gamma, na maioria dos casos, por apresentar melhor ajuste aos dados. Quando não foi possível ajustar nenhuma fdp, utilizou-se a distribuição empírica. Verificou-se que o ciclo tem duração variável conforme a ES com médias entre 81 e 121 dias, sendo mais curto no final do período de safra. A lâmina e o número de irrigações foram influenciados pela ES e tipo de solo. A maior exigência de suplementação hídrica acontece nas últimas ES do período da safra e a menor no início da safra e na safrinha. Para a probabilidade de 90% de ocorrência a lâmina de irrigação variou entre 32 e 143 mm e o número de irrigações entre três e 20 vezes no ciclo de cultivo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Wheat is the main winter crop in Rio Grande do Sul State. Temperature and photoperiod are the major environmental factors that control development in wheat. Wheat plants exposed to cold, non freezing temperatures induce them to enter the reproductive phase. Temperature and photoperiod response functions are used to simulate the wheat development. Developmental models are important part of water soil balance, growth and yield crop models. Thus, the objectives of this thesis were: (i) to evaluate vernalization sensitivity of some Brazilian wheat genotypes and to fit a vernalization response function for these genotypes; (ii) to determine the best temperature, photoperiod and vernalization functions to simulate wheat development with the Wang and Engel (WE) model for some Brazilian wheat genotypes; and (iii) to improve the prediction of available soil water in the soil by modifying two mechanistic models. To achieve the first objective, a factorial experiment with eight levels of vernalization (0, 7, 14, 21, 28, 35, 42 and 49 vernalization days) and six wheat genotypes were used. Also a field experiment was carried out in Santa Maria, RS, Brazil, to provide independent data on the date of developmental stages of six Brazilian wheat genotypes for evaluating the original and the modified WE model. Soil water content was determined with the gravimetric method to evaluate water balance models during three sowing dates. For those genotypes that presented some response to vernalization, response functions are presented, which can be used in models for simulating the development of Brazilian wheat cultivars with distinct vernalization requirements. The WE model simulates better the development of the Brazilian wheat genotypes using cardinal temperatures higher than original WE model and using daily maximum and minimum temperatures in the calculation of the temperature response function. The modified Campbell; Diaz water balance model is more realistic and has a greater potential for performing well in regions others than it was developed. The modified Amir; Sinclair water balance model simulates better the available soil water than the original model. O trigo é a principal cultura de inverno do Estado do Rio Grande do Sul. A temperatura e o fotoperíodo são os dois elementos meteorológicos que mais influenciam o desenvolvimento de plantas de trigo. Quando se expõem plantas de trigo a temperaturas baixas não congelantes, estas podem ser induzidas a entrarem no estágio reprodutivo, diminuindo o seu ciclo de desenvolvimento. Para simular o desenvolvimento do trigo são utilizadas funções de resposta a temperatura e fotoperíodo. O modelo de desenvolvimento é parte importante em modelos de simulação de balanço de água no solo, crescimento e rendimento das culturas. Assim, os objetivos desta tese foram: (i) determinar a sensibilidade à vernalização de alguns genótipos de trigo do sul do Brasil e, ajustar uma função de reposta a vernalização para aqueles que apresentaram sensibilidade; (ii) determinar a melhor função de temperatura, fotoperíodo e vernalização para simular o desenvolvimento de alguns genótipos brasileiros de trigo com o modelo de Wang e Engel (WE); e (iii) obter uma melhor predição do balanço de água no solo, modificando dois modelos mecanísticos de balanço de água no solo. Para atingir o primeiro objetivo, foi conduzido um experimento fatorial com oito níveis de vernalização (0, 7, 14, 21, 28, 35, 42 e 49 dias de vernalização) e seis genótipos de trigo. Também foi realizado um experimento com várias datas de semeadura em Santa Maria, RS, Brasil, para obtenção de dados independentes dos estágios de desenvolvimento de seis genótipos Brasileiros de trigo para avaliar o modelo WE modificado. Foi determinado o conteúdo de água no solo pelo método gravimétrico em três datas de semeadura, com a finalidade de avaliar o desempenho dos dois modelos de balanço de água no solo. Para os genótipos que apresentaram resposta à vernalização são apresentadas funções de resposta, que podem ser usadas em modelos de simulação do desenvolvimento de genótipos brasileiros de trigo. O modelo WE simula melhor o desenvolvimento do trigo quando são usadas as temperaturas cardinais maiores do que as do modelo original e usando as temperaturas mínimas e máximas diária para o cálculo da função de resposta a temperatura. O modelo de balanço de água no solo de Campbell; Diaz modificado é mais realístico e com maior possibilidade de desempenho satisfatório em regiões de clima distinto daquelas em que foi desenvolvido. O modelo de balanço de água no solo de Amir; Sinclair modificado estima melhor a água disponível no solo que o modelo original.

Air temperature and soil water are major abiotic factors that affect plants growth and development. The objectives of this study were two: the first was to evaluate and compare two leaf number (NL) simulation models in Eucalyptus grandis (Hill ex Maiden) and Eucalyptus saligna (Smith) seedlings. The second was to quantify the influence of soil water deficit on transpiration and on some growth (plant height and stem diameter) and development (main stem leaf number) parameters in seedlings of these two eucalyptus species. To achieve these objectives, two experiments were carried out at the field reseach area, Crop Science Departament, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil. One was a field experiment with nine sowing dates, and the other was a greenhouse experiment with two sowing dates. In the first experiment, the Wang e Engel model estimated better the NL, with a root mean square error (RMSE) of 2.7 and 3.7 leaves compared with the phyllocron model which had an RMSE of 7.1 and 10.0 leaves for Eucalyptus grandis and Eucalyptus saligna, respectively. In the second experiment, the soil water was expressed as the fraction of transpirable soil water (FTSW) and the value of FTSW that beginning of stomata closure took place was 0,9 (CV2) or 0,7 (CV1) in Eucalyptus grandis and 0.7 in Eucalyptus saligna. These FTSW values are higher than FTSW values for many annual crops and some perennial species reported in the literature. Seedlings growth and developmental parameters decreased immediately after the start of soil water deficit, represented as FTSW, but it took several calendar days for water shortage symptoms to be visible in the plants. Os fatores abióticos que mais afetam o crescimento e o desenvolvimento das plantas são a temperatura do ar e a água no solo. Esse trabalho teve dois objetivos. O primeiro, foi avaliar e comparar dois modelos para a estimativa do número de folhas acumuladas na haste principal (NF) em mudas de Eucalyptus grandis (Hill ex Maiden) e Eucalyptus saligna (Smith). O segundo, foi quantificar a influência do déficit hídrico no solo sobre a transpiração e sobre alguns parâmetros de crescimento (altura de planta e diâmetro de caule) e desenvolvimento (NF) na fase de muda destas duas espécies de eucalipto. Para atingir estes objetivos foram instalados dois experimentos na área experimental do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria, RS (Santa Maria, RS). Um experimento foi conduzido a campo com nove épocas de semeadura e o outro foi conduzido em casa de vegetação com duas épocas de semeadura. No primeiro experimento, o modelo de Wang & Engel estimou melhor o NF que o modelo do Filocrono, com valor da raiz do quadrado médio do erro (RQME) de 2,7 e 3,7 folhas comparado com o RQME de 7,1 e 10 folhas para Eucalyptus grandis e Eucalyptus saligna, respectivamente. No segundo experimento, a água no solo foi representada pela fração de água transpirável no solo (FATS) e o valor de FATS em que ocorreu o início do fechamento estomático foi 0,9 (CV2) ou 0,7 (CV1) para Eucalyptus grandis e 0,7 para Eucalyptus saligna, valor superior a muitas culturas anuais e algumas espécies perenes. As variáveis de crescimento e desenvolvimento foram afetadas logo no início da aplicação da deficiência hídrica em FATS, porém os sintomas da deficiência hídrica demoraram para aparecer levando em consideração os dias do calendário civil.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The El Nino Southern Oscillation (ENSO) is a large-scale phenomenon that impacts weather and climate worldwide, including Southern and Northeast Brazil. Soil water is a major factor that affects interannual crop production in Rio Grande do Sul State. Other factor that may affect crop yield is the possible climate change. Human activities have been blamed to increase the CO2 concentration of the Earth s Atmosphere. Earth temperature may increase in response to increasing CO2 concentration. The Impact of the projected climate change on soil water and agroecossystems yield is an important and relevant issue both from a scientific and political viewpoint. The objective of this study was to simulate wheat, maize and soybean yields, and the fraction of transpirable soil water (FTSW) and link its interannual variability to ENSO and under climate change scenarios at Santa Maria, RS. Soil water and crop yield were simulated with models available in the literature. Air temperature and rainfall were modified to create climate change scenarios. The results showed that neutral years are the years of the largest risk to production of wheat, maize and soybean. During La Niña years the trend of water deficit is not clear and El Niño years are associated with years with greater FTSW. The increase in temperature, expected to decreases wheat and maize yields more than soybean yield. O El Niño Oscilação Sul (ENOS) é um fenômeno de grande escala que afeta o tempo e o clima em diversos locais do Globo Terrestre, incluindo o Brasil, especialmente as regiões Sul e Nordeste brasileiro. A água disponível no solo para os cultivos é um importante fator de variabilidade interanual da produção agrícola no Estado do Rio Grande do Sul. Outro fator que poderá influenciar o rendimento das culturas é a possível mudança climática. A concentração de CO2 da atmosfera terrestre está aumentando devido às atividades humanas, assim, a temperatura média do ar do Planeta poderá aumentar nos próximos anos devido ao efeito estufa do CO2 atmosférico. O impacto de uma possível mudança climática sobre a água disponível e o rendimento em agroecossistemas é um assunto de interesse científico e político. O objetivo deste estudo foi simular a fração de água disponível no solo e sua conseqüência sobre o rendimento de trigo, milho e soja, associando sua variabilidade interanual com o fenômeno ENOS e, em diferentes cenários climáticos para Santa Maria, RS. Para a simulação foi utilizado o cenário meteorológico atual (1969-2003) e, criados cenários de mudança climática com diferentes aumentos de temperatura do ar com e sem aumento de precipitação pluviométrica para os próximos 100 anos. Os resultados mostraram que anos neutros constituem anos de maior risco para as culturas do trigo, milho e soja. Para anos de La Niña a tendência de défice hídrico não foi tão clara. Anos de El Niño, normalmente, estão associados a maior disponibilidade hídrica para as plantas. Se o aquecimento global se confirmar, espera-se que o rendimento de grãos de trigo e milho seja mais afetado do que a soja.