Marina Luciana Abreu de Melo.

Projeto de Extensão que visa a disseminação do conhecimento, o
estímulo universal à leitura, o resgate à expressão da arte e a preparação cultural
para o ingresso na universidade.

Projeto social para o estabelecimento de vínculos entre o meio acadêmico e a comunidade na qual a universidade está inserida. Os alunos de graduação envolvidos atuam ministrando aulas de caráter artístico-cultural e esportivo para crianças e adolescentes cadastrados no Projeto Local de Envolvimento Comunitário (PLEC), localizado no Bairro Itapoã, em Sete Lagoas.

O crescimento da população e o aumento do consumo de alimentos, fibras e combustíveis em um cenário global de mudanças climáticas pressiona o setor sucroenergético a elevar a produção com eficiência no uso dos recursos hídricos. O objetivo deste projeto é avaliar os efeitos das mudanças climáticas sobre a produtividade da cana-de-açúcar, a produtividade da água, os componentes do balanço hídrico e a água disponível no solo em uma abordagem multimodelos para propor estratégias de manejo do solo adaptadas às possíveis limitações hídricas à cultura no Brasil. Cenários compostos por diferentes combinações de condições climáticas futuras, propriedades físico-hídricas do solo e regimes hídricos serão simulados com o uso de modelos de circulação global, modelos de cultura genéricos e específicos à cana-de-açúcar e modelos hidrológicos simples e detalhados. A produtividade de biomassa e o uso da água pela cultura serão quantificados em cada cenário e explicados por mecanismos simulados pelos modelos e por métodos de estimativa da água disponível no solo. Esperam-se como resultados principais: (i) parametrização físico-hídrica de solos representativos de sistemas de produção no Estado de São Paulo para simular condições ótimas e limitantes à cana-de-açúcar; (ii) modelagem e predição de tolerâncias e vulnerabilidades dos solos e das plantas em cenários de mudanças climáticas e (iii) formulação de estratégias de manejo do solo para otimizar a produção de cana-de-açúcar e a remoção de carbono da atmosfera com o uso eficiente dos recursos hídricos. O projeto está vinculado ao CENTRO DE PESQUISA DE CARBONO EM AGRICULTURA TROPICAL (CCARBON).

A pesquisa tem como objetivo avançar no entendimento da função hidráulica do solo, avaliando-a por meio de previsões de um modelo hidrológico com propriedades hidráulicas de solos brasileiros. Técnicas de medição (experimentação) e de modelagem serão utilizadas nos seguintes objetivos específicos: (I) Avançar em questões metodológicas relativas à medição (métodos laboratoriais) e à descrição matemática (parametrização) das propriedades hidráulicas do solo; (II) Entender como a disponibilidade da água do solo às plantas depende das propriedades hidráulicas do solo por meio de técnicas de modelagem baseada em processos; e (III) Aplicar o conhecimento gerado à modelagem hidrológica com foco na zona radicular em sistemas agrícolas e ecológicos, incluindo uma abordagem estocástica que permite a análise da propagação das incertezas das propriedades hidráulicas em parâmetros sistêmicos. Os estudos serão realizados com base em dados sobre as propriedades hidráulicas de solos de algumas regiões brasileiras sob estudo pela equipe. Propriedades de retenção e condução hídrica serão determinadas por metodologia de equilíbrio estático e dinâmico, e novas formas de parametrizar essas propriedades serão desenvolvidas, visando uma melhor análise estocástica e avaliação funcional dos resultados. Essa análise funcional envolve a utilização de um modelo hidrológico baseado na equação de Richards, e o estudo será estendido ao aperfeiçoamento de um módulo de extração da água do solo baseado em processos incluído no modelo hidrológico. Com base nas opções que a modelagem dos processos oferecerá, indicadores e valores da disponibilidade de água às plantas (capacidade de campo, teor de água limitante, ponto de murcha, capacidade de água disponível) serão quantificados para os solos sob estudo, baseando-se em critérios que consideram a dinâmica da água e dos processos envolvidos. O conjunto de informações levantadas permitirá avançar no entendimento sobre a disponibilidade da água do solo e sua dependência das propriedades hidráulicas do solo. As ações no contexto desse projeto gerarão impacto ao contribuir com a ciência do solo, especialmente com a física do solo, pois respondem as questões de pesquisa conforme os objetivos, resultando num banco de dados com propriedades hidráulicas de diversos solos brasileiros, bem como alguns programas (aplicativos) para o ajuste das propriedades hidráulicas e para o gerenciamento da análise estocástica vinculada ao modelo hidrológico. Além desses resultados científicos, prevê-se a formação de recursos humanos, os membros da equipe executora, no contexto da proposta de pesquisa.

O projeto objetiva determinar as propriedades hidráulicas (retenção e condutividade hidráulica) na faixa inteira de interesse agronômica (da saturação até além do ponto de murcha permanente), em duas camadas de vinte solos do Estado de São Paulo, utilizando metodologia desenvolvida em projetos anteriores baseada em diversos instrumentos, cada um adequado para uma determinada faixa de potenciais. Especial atenção será dada à determinação e preservação das incertezas e correlações entre os parâmetros determinados, permitindo sua propagação nos resultados finais de modelagem e interpretação. Os parâmetros hidráulicos obtidos serão inseridos no banco de dados de propriedades hidráulicas de solos brasileiros HYBRAS. A partir das propriedades hidráulicas determinadas, propõe-se estimar as condições hidráulicas características (capacidade de campo, condição limitante e condição de murcha permanente) por interpretação dos processos dinâmicos correspondentes (drenagem e extração radicular), por metodologia desenvolvida no projeto anterior. Para cenários com os solos avaliados e com dados meteorológicos de três zonas climáticas do estado, simulações agro-hidrológicas serão realizadas para a obtenção dos componentes do balanço hídrico para avaliar a eficiência do uso da água em condições específicas de uma cultura anual (soja) e cana de açúcar, incluindo a análise estocástica de suas incertezas. Como contribuição científica propõe-se contribuir com a pesquisa em física do solo na subárea de processos de transferência no sistema solo-planta-atmosfera, especialmente contribuir com o aperfeiçoamento e intensificação da determinação de propriedades hidráulicas, avançar no entendimento da disponibilidade da água para as plantas em função das propriedades hidráulicas do solo, e avançar na interpretação das propriedades hidráulicas através de recursos de modelagem hidrológica, atentando para a inclusão das estatísticas associadas à determinação dos parâmetros hidráulicos do solo.

A avaliação das limitações à transferência de água através do continuum solo-planta-atmosfera é necessária para uma melhor previsão dos fluxos de evapotranspiração. Modelos microscópicos de absorção radicular de água (RWU) permitem simular os processos envolvidos com o nível de mecanismo e detalhe necessário. Dentre os métodos para calibrar modelos RWU, o método de modelagem inversa (IM) é atraente devido à sua viabilidade e robustez. Este pedido de bolsa no exterior (BEPE-FAPESP) contém uma proposta para realizar parte do projeto de doutorado em andamento sob a supervisão de um orientador externo. A proposta está diretamente ligada ao projeto principal de doutorado, com foco em avanços na parametrização e calibração por IM de um modelo RWU detalhado recentemente implementado no modelo hidrológico SWAP e ainda não disponível on-line. Com este estágio, espera-se que a candidata amplie suas habilidades analíticas trabalhando sob a supervisão de um orientador externo especializado e, simultaneamente, melhore a qualidade dos resultados de sua pesquisa de doutorado, resultando em publicações em revistas de alto impacto com revisão por pares.

Tradicionalmente, a transferência de água do solo à atmosfera via planta (SVAT) é considerada limitada pela demanda (sink-limited) quando não há restrição no fornecimento de água pelo solo. Nessa condição, determina-se o coeficiente de cultura (Kc). Contudo, há evidências de que a SVAT pode ser limitada pelo solo (source-limited) ou pela cultura (crop-limited), mesmo quando o conteúdo de água no solo é alto. Modelos mecanísticos de extração de água do solo por raízes de plantas (RWU) permitem simular os processos envolvidos baseados em princípios físicos. O objetivo deste projeto é investigar a SVAT e se ela é sink, source ou crop-limited, bem como melhorar a estimativa da evapotranspiração de culturas (ETc), por meio de um modelo mecanístico de RWU, associado a um modelo hidrológico. Será realizada a calibração de um modelo físico de RWU incluído no modelo eco-hidrológico SWAP para alguns cenários observados de solo, demanda hídrica e propriedades radiculares. Em seguida, cenários com diferentes combinações de propriedades hidráulicas do solo e da planta, condição hídrica e demanda atmosférica serão simulados pelo modelo SWAP para elucidar se e quando a SVAT é sink, source ou crop-limited. A ETc estimada pelo modelo será comparada à ETc calculada com base no Kc associado à capacidade de água disponível (CAD). Por fim, será proposto um aperfeiçoamento da abordagem Kc-CAD em condições source e/ou crop-limited. Com este estudo pioneiro, espera-se esclarecer sobre os cenários sink, source ou crop-limited e melhorar a determinação do Kc e da ETc, com implicações ao manejo da irrigação.

A baixa disponibilidade de água no solo é frequentemente a principal limitação à produção de cana-de-açúcar no Brasil. Com a recente expansão de seu cultivo para regiões mais quentes e secas do país, ressalta-se a importância da realização de estudos sobre as condições hidráulicas determinantes à ocorrência de estresse hídrico na cultura. Nesse contexto, a utilização de modelos agrohidrológicos baseados em processos se destaca como uma opção menos onerosa e mais efetiva para a compreensão da influência de fatores ambientais no crescimento e no desenvolvimento da cana-de-açúcar. O objetivo deste projeto é estimar os potenciais matriciais limitantes da função de redução de transpiração de Feddes (h3l e h3h) para a cultura da cana-de-açúcar, por modelagem inversa com o modelo SWAP/WOFOST. Serão realizadas a calibração e a validação do modelo em relação aos parâmetros h3l e h3h, utilizando dois conjuntos de dados experimentais independentes. Em seguida, o modelo será utilizado para a análise de sensibilidade das simulações da produtividade da cultura e da produtividade da água aos parâmetros calibrados e para simulações de ciclos de cana-de-açúcar com realizações estocásticas do clima presente e futuro, para seis solos da região produtora de Piracicaba, SP. Com este estudo pioneiro, espera-se melhorar a predição da ocorrência de estresse hídrico na cana-de-açúcar, evidenciando os seus efeitos no rendimento final da cultura e no balanço hídrico para diferentes condições edafoclimáticas.

Projeto aprovado pelo Programa Institucional de Iniciação Científica - PIIC/UFSJ

Projeto aprovado pelo Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica - PIBIC/CNPq/UFSJ

Projeto aprovado pelo Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica Júnior (PIBICJr/FAPEMIG). Bolsista: Débora Araújo Tavares. Orientador: Cleber José da Silva. Tutora: Marina Luciana Abreu de Melo

Projeto aprovado pelo Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica - PIBIC/Fapemig/UFSJ

O programa Jovens Talentos para a Ciência é destinado a estudantes de graduação de todas as áreas do conhecimento e tem o objetivo de inserir precocemente os estudantes no meio científico. Os estudantes recém-ingressos em universidades federais e institutos federais de educação são selecionados mediante prova de conhecimentos gerais. Segundo a Capes, a nota do teste poderá ser utilizada ainda para futuras classificações no programa Ciência sem Fronteiras.