Assessment of future climate risk in double cropping systems for Brazil

Abstract

An agricultural practice that contributes to a high production of these grains is double cropping, widely adopted in the main producing regions: Mato Grosso and MATOPIBA. In this system, soybean is planted in the beginning of the rainy season to ensure that climatic conditions are still favorable to plant maize, in the same area and same agricultural calendar. However, in the next years it is expected a climate change as a consequence of changes in atmospheric composition and deforestation of Amazonia and Cerrado biomes. This would affect the sustainability of double cropping until the middle of century, due to a decrease in precipitation in the beginning of rainy season, which leads to a reduction of soybean productivity. Delaying soybean planting dates increase its productivity, but also causes a delay in maize planting dates, which may lead to losses in maize productivity. The goals of this work are to evaluate climate change effects on second crop maize and the sustainability of double cropping system until 2050, in the main producing regions. The simulations showed a decrease in maize productivity as soybean is planted later. The soybean planting date threshold that ensures an increase in soybean productivity without losses in maize productivity is October 05. Adaptation measures, such as the reduction of phenological cycle of both crops, were tested from the gross revenue for the system in the future, considering that planting dates do not change until 2050. Total cycle lengths of the system of about 220, 200 and 180 days showed that as total cycle duration reduces, the gross revenue of the system increases, being 180 days combination the one that has higher gross revenue in MT. In a scenario with intense deforestation, the suggested adaptation measure does not attenuate the effects of climate change and leads to lower gross revenue values. In MATOPIBA, the reduction in the total phenological cycle of the system does not reduce the climate change effects in any scenario. The analysis of gross revenue showed that even the combination of cultivars with shorter cycle length could not achieve or exceed the reference gross revenue. Other adaptation measures should be adopted together with cultivars adaptation in MT. The climate change effects in MATOPIBA might be stronger and adaptation measures need to be more intense than in MT.

O Brasil é um dos principais produtores e exportadores de soja e milho do mundo, atividade econômica que desempenha importante papel para a economia nacional. Uma prática agrícola que obtém grandes rendimentos de soja e milho conjuntamente e que contribui para o destaque na produção desses dois grãos é a adoção dos sistemas safra-safrinha, bastante aplicados em duas grandes regiões produtoras: Mato Grosso e MATOPIBA. Nestes sistemas, a soja é plantada no início da estação chuvosa para garantir que as condições climáticas sejam ainda favoráveis para plantar o milho, sobre a mesma área e no mesmo calendário agrícola. Entretanto, é previsto que as mudanças climáticas causadas pela mudança na composição atmosférica e o desmatamento de biomas naturais como Amazônia e Cerrado, podem ameaçar a sustentabilidade desses sistemas até o meio do século, devido à redução da precipitação durante o início da estação chuvosa, o que provoca perdas de produtividade na soja. O atraso do plantio da soja garante um aumento de sua produtividade, porém acarreta no atraso das datas de plantio do milho, o que coloca em risco a segunda safra. O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos das mudanças climáticas no milho de segunda safra e avaliar, conjuntamente com a soja, a sustentabilidade desses sistemas em cenários futuros. Nossas simulações mostraram uma redução na produtividade do milho à medida que se atrasa seu plantio devido ao atraso no plantio da soja. Uma data limite para o plantio da soja que ocasione um aumento da sua produtividade e que não cause perdas de produtividade no milho é 05 de Outubro. Medidas de adaptação como a redução do tamanho do ciclo fenológico para ambas as culturas foram testadas a partir do impacto na receita bruta do sistema safra-safrinha, considerando que as datas de plantio continuem as mesmas até 2050. Durações de ciclos totais do sistema safra-safrinha de 220, 200 e 180 dias mostraram que à medida que se reduz a duração total do ciclo, maior a receita bruta, sendo a combinação com um total de 180 dias a que mostrou maiores valores, para a região do Mato Grosso. Em cenário com desmatamento intenso, a medida de adaptação sugerida não atenua os efeitos das mudanças climáticas e leva a menores valores de receita bruta. No MATOPIBA, a redução no ciclo fenológico total do sistema não reduz os efeitos das mudanças climáticas em nenhum cenário. Nossa análise de receita bruta mostrou que mesmo usando a combinação de cultivares com menor duração de ciclo não foi possível atingir ou ultrapassar a receita bruta de referência. Outras medidas de adaptação devem ser adotadas conjuntamente com a adaptação de cultivar para o Mato Grosso. Para o MATOPIBA, os efeitos da mudança climática podem ser intensos até o meio do século, portanto a adoção dessas medidas de adaptação deve ser mais intensa do que no MT.