Practical applications of the PhenoGlad model and the effect of water deficit on gladiolus

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.