Irrigation as a strategy for adapting to climate change and intensifying agriculture in Mato Grosso

Abstract

Mato Grosso is a major contributor to Brazil’s agriculture, leading in soybean, maize, and cotton production. In 2023/2024, the state’s 12.7 million hectares of soybeans yielded 39 million tons, while maize and cotton, planted as secondary crops on 7 million and 1.5 million hectares, respectively, also produced strong yields. Approximately only 135,000 hectares are currently irrigated using center pivot, with most agriculture relying on rainfed systems and double cropping, which depends on a rainy season lasting at least 200 days. However, climate change threatens this model, with projected temperature increases, higher vapor pressure deficits, and altered precipitation patterns leading to shorter rainy seasons and increased water stress, potentially lowering yields—estimated to drop by 30 kg/ha per day of reduced rainy season duration. Given these challenges, this study explores irrigation as a climate adaptation strategy, integrating regional evapotranspiration, irrigation water uptake, discharge regionalization, and land suitability analyses. Findings indicate that agricultural intensification through irrigation is possible without additional deforestation, with over 6 million hectares for expansion under a shared water management system and nearly 2 million hectares under the current individual water granting system. However, limitations in Mato Grosso’s monitoring network underscore the need for enhanced water data and robust management to support long-term irrigation expansion sustainably. Keywords: irrigation; climate change; double cropping; water stress; intensification.Mato Grosso é um importante produtor agrícola do Brasil, liderando a produção de soja, milho e algodão. Na safra 2023/2024, os 12,7 milhões de hectares de soja do estado produziram 39 milhões de toneladas, enquanto o milho e o algodão, plantados como culturas de segunda safra em 7 milhões e 1,5 milhão de hectares, respectivamente, também apresentaram altos rendimentos. Atualmente, aproximadamente apenas 135.000 hectares são irrigados por pivô central, com grande parte da agricultura dependendo de sistemas de sequeiro e do plantio em segunda safra, que exige uma estação chuvosa de pelo menos 200 dias. No entanto, as mudanças climáticas ameaçam esse modelo, com projeções de aumento de temperatura, maior déficit de pressão de vapor e mudança nos padrões de precipitação, levando a um encurtamento da estação chuvosa e a um aumento do estresse hídrico, o que pode reduzir a produtividade — estimados em uma queda de 30 kg/ha por dia de redução de duração da estação chuvosa. Diante desses desafios, este estudo explora a irrigação como uma estratégia de adaptação climática, integrando análises regionais de evapotranspiração, vazão de água para irrigação, regionalização de vazões e análise de aptidão do solo. Os resultados indicam que a intensificação através da irrigação é possível sem necessidade do aumento da fronteira agrícola, com mais de 6 milhões de hectares para expansão sob um sistema de gestão outorga coletiva, e quase 2 milhões de hectares sob o sistema atual de outorga. Contudo, limitações na rede de monitoramento de Mato Grosso ressaltam a necessidade de dados de vazão mais confiáveis e de uma gestão robusta para apoiar, de forma sustentável, a expansão de longo prazo da irrigação. Palavras-chave: irrigação; mudanças climáticas; dupla safra; estresse hídrico; intensificação.