ABSTRACT This study aimed to calibrate and test the SARRA-H (Système d’Analyse Régionale des Risques Agroclimatologiques) crop model for cowpea, as well as conducting a climate risk zoning for this crop in a region located in Eastern Amazon, allowing the identification of locations and sowing dates that favor the production considering both the water deficit and the probability of occurrence of severe rains during the harvest period. The model was calibrated and validated with data from experiments conducted between 2013 and 2016 in the municipality of Castanhal, PA, Brazil. Low climate risk areas were defined as those that had a water requirement satisfaction index (WRSI) greater than or equal to 0.5 in the reproductive phase combined with the occurrence of rainfall below 20 mm at the harvest for, at least, 80% of the years for which planting was simulated. The model was able to simulate the water balance, growth and development of cowpea under the climate and soil conditions of the studied location with high precision and accuracy. The optimal period for sowing cowpea comprises the interval between June 5th and 25th for regions located above 2° S and between March 25th and April 15th for regions below 2º S.

RESUMO Esta pesquisa teve como objetivo calibrar e testar o modelo de cultura SARRA-H (Système d’Analyse Régionale des Risques Agroclimatologiques) para o caupi, bem como realizar o zoneamento de risco climático para esta cultura em uma região localizada na Amazônia Oriental, a fim de permitir a identificação de locais e datas de semeadura que favoreçam a produção considerando tanto o déficit hídrico como a probabilidade de ocorrência de chuvas severas durante o período da colheita. O modelo foi calibrado e validado com dados de experimentos realizados entre 2013 e 2016 no município de Castanhal, PA. As áreas de baixo risco climático foram definidas como aquelas que apresentaram índice de satisfação da necessidade hídrica (WRSI) maior ou igual a 0,5 na fase reprodutiva combinado com a ocorrência de chuvas abaixo de 20 mm na colheita por, pelo menos, 80% dos anos onde foi simulado o plantio. O modelo foi capaz de simular o balanço hídrico, crescimento e desenvolvimento do feijão-caupi nas condições climáticas e de solo da região estudada com boa precisão e exatidão. O período de ótima semeadura para o feijão-caupi compreende o intervalo entre 5 e 25 de junho para regiões localizadas acima de 2° S, e entre 25 de março e 15 de abril para regiões abaixo de 2º S.

ABSTRACT Cowpeas are of high socioeconomic importance in the North and Northeast regions of Brazil, whereby the search for alternatives that offer increased productivity with financial returns has become an important challenge. Thus, the objective of this study was to estimate and evaluate the economic indicators of cowpea production in 2015 and 2016 when applying drip irrigation to different depths. Irrigation treatments were based on crop evapotranspiration (ETc). The experiment was laid in a randomized complete blocks design with four treatments (0, 25, 50, and 100% ETc) and six replications. For economic analysis, the results were extrapolated to an area of one hectare. Productivity in 2015 was lower than that in 2016; however, in all treatments, it was always higher when plants were grown under adequate water supply. In both years, the total operating costs were higher under irrigation than under rainfed conditions. The 100% ETc treatment resulted in a greater number of cowpea bags (60 kg) produced and a higher gross revenue than the rainfed treatment by 17 bags ha-1, equivalent to 1,020 kg ha-1 (gross revenue US$ 711.48) and 16 bags ha-1, equivalent to 960 kg ha-1 (gross revenue US$ 867.12), in 2015 and 2016, respectively. Water deficit limited cowpea yield in both years but made cultivation economically unfeasible only in 2015.

RESUMO O feijão-caupi apresenta grande importância socioeconômica nas regiões Norte e Nordeste do Brasil, sendo que a busca por alternativas que ofereçam aumento de produtividade com retorno financeiro tem se tornado um importante desafio. Assim, o objetivo deste trabalho foi estimar e avaliar os indicadores econômicos da produção de feijão-caupi nos anos de 2015 e 2016 quando da aplicação de irrigação por gotejamento em diferentes lâminas. Os tratamentos de irrigação foram baseados na evapotranspiração da cultura (ETc). O experimento foi instalado em blocos ao acaso com quatro tratamentos (0, 25, 50 e 100% da ETc) e seis repetições. Para análise econômica, os resultados foram extrapolados para uma área de um hectare. A produtividade em 2015 foi inferior à de 2016; porém, em todos os tratamentos, a produtividade foi sempre maior quando as plantas foram cultivadas sob irrigação adequada. Em ambos os anos, os custos operacionais totais foram maiores sob irrigação do que sob condições de sequeiro. O tratamento 100% ETc resultou em maior número de sacas de feijão-caupi (60 kg) produzidas e receita bruta superior ao tratamento de sequeiro em 17 sacas ha-1, equivalente a 1.020 kg ha-1 (receita bruta US$ 711,48) e 16 sacas ha-1, equivalente a 960 kg ha-1 (receita bruta US$ 867,12), em 2015 e 2016, respectivamente. A deficiência hídrica limitou a produtividade do feijão-caupi nos dois anos, mas inviabilizou economicamente o cultivo apenas em 2015.

RESUMO Devido à sensibilidade do feijão-caupi ao déficit hídrico no período de estiagem no ambiente amazônico, surge a necessidade de estudos relacionados com a gestão da água e otimização da produção anual por área. Assim, objetivou-se estimar a evapotranspiração da cultura (ETc) e a evapotranspiração real (ETr) e avaliar o efeito de distintas lâminas de irrigação sobre o fator de resposta da produção (Ky) e da biomassa seca (Kss) do feijão-caupi cultivar BR3-Tracuateua nas condições edafoclimáticas da região amazônica. O experimento foi realizado em blocos ao acaso, com seis repetições e quatro tratamentos: T1 (100% ETc), T2 (50% ETc), T3 (25% ETc) e T4 (0% ETc), iniciados na fase reprodutiva com sistema de irrigação por gotejamento. A evapotranspiração total do feijão-caupi cultivar BR3-Tracuateua foi de 337.5, 284.35, 258.62 e 219.82 mm com consumo médio de 4.6, 3.90, 3.54 e 3.01 mm d-1 para T1, T2, T3 e T4, respectivamente. A fase de emergência apresentou evaporação de 5.19 mm d-1 e as fases reprodutiva, vegetativa e senescência ETc média de 4.87, 4.84 e 3.32 mm d-1, respectivamente. O estádio de floração obteve maior demanda hídrica (5.88 mm d-1). Houve diferença significativa na produtividade entre todos os tratamentos com quedas no rendimento dos grãos de 18.91, 33.12 e 57.17% para T2, T3 e T4 com Ky de 1.48 e Kss de 2.03, 1.08 e 0.87 para os estádios de floração, enchimento de grãos e maturação fisiológica, respectivamente.

ABSTRACT Due to the sensitivity of the cowpea to water deficit during the dry season in the Amazonian environment, there is a need for studies related to water management and the optimization of annual yield. Thus, the objective was to estimate the crop evapotranspiration (ETc) and the actual evapotranspiration (ETr), whilst also evaluating the effect of different irrigation depths on the yield response factor (Ky) and dry biomass (Kss) of the cowpea cultivar BR3-Tracuateua under edaphoclimatic conditions in the Amazon region. The experiment was carried out in randomized blocks, with six replicates and four treatments: T1 (100% ETc), T2 (50% ETc), T3 (25% ETc), and T4 (0% ETc), commencing in the reproductive phase with a drip irrigation system. The total evapotranspiration recorded for the cowpea cultivar BR3-Tracuateua across the four treatments was 337.5, 284.35, 258.62, and 219.82 mm with an average consumption of 4.6, 3.90, 3.54, and 3.01 mm d-1 for T1, T2, T3, and T4, respectively. The emergence phase showed evaporation rate of 5.19 mm d-1 and the reproductive, vegetative, and senescence ETc phases showed evaporation of 4.87, 4.84, and 3.32 mm d-1, respectively. The flowering stage had the greatest water demand (5.88 mm d-1). There was a significant difference in the crop yield among all treatments, with decreases of 18.91, 33.12 and 57.17% for T2, T3 and T4 in the grain yield, with a Ky of 1.48, and Kss of 2.03, 1.08, and 0.87 for the flowering, grain filling, and physiological maturation stages, respectively.

RESUMO O feijão-caupi tem baixa produtividade no Estado do Pará em função da baixa fertilidade dos solos e da adversidade climática, principalmente a deficiência hídrica. Objetivou-se com o presente estudo avaliar a quebra de produtividade do feijão-caupi no Nordeste Paraense em resposta à deficiência hídrica na sua fase reprodutiva. O experimento foi conduzido em Castanhal, PA, nos anos de 2015 e 2016. Utilizou-se delineamento experimental em blocos ao acaso, com seis repetições e quatro tratamentos; T1 consistiu na reposição de 100% da evapotranspiração da cultura (ETc), T2 em 50%, T3 em 25% e T4 sem irrigação, na fase reprodutiva. A produtividade do feijão-caupi foi determinada na fase R9. As simulações com o modelo SARRAZON foram realizadas com diferentes datas de semeadura. As deficiências totais na fase reprodutiva foram espacializadas considerando as 30 localizações a fim de se avaliar a sazonalidade temporal e espacial da disponibilidade hídrica e do período de semeadura na região de estudo. O feijão-caupi mostrou-se sensível à disponibilidade de água no solo, com reduções consideráveis na produtividade em função do aumento da deficiência hídrica. Ao se atingir deficiências hídricas superiores a 47 mm na fase reprodutiva, ocorreram quebras de produtividade da cultura superiores a 20%. De acordo com a variabilidade espacial da deficiência hídrica simulada, a semeadura do feijão caupi em regiões localizadas acima de 2º de latitude pode se estender até 20 de junho sem que apresente elevadas quebras de produtividade.

ABSTRACT The cowpea bean presents low productivity in the Pará state, Brazil, due to low soil fertility and climatic adversity, mainly water deficiency. The aim of this study was to evaluate the yield gap of cowpea bean in northeast of Para state in response to water deficit during its reproductive phase. The experiment was carried out in Castanhal, PA, Brazil, during 2015 and 2016. A randomized block design with six repetitions and four treatments was used; where T1 consisted of 100% replacement of the crop evapotranspiration (ETc), T2 to 50%, T3 to 25% and T4 without irrigation, in the reproductive phase. The yield was determined at R9 stage. The simulations with the SARRAZON model were carried out with different sowing dates. The total deficiencies in the reproductive phase were spatialized considering the 30 locations in order to assess the temporal and spatial seasonality of water availability and the sowing period in the study region. The cowpea bean was sensitive to soil water availability with considerable reductions in productivity due to the increase in water deficit compared to the treatment T1 (100% ETc). When water deficits reached more than 47 mm, there were yield gaps over 20%. According to the spatial variability of simulated water deficiency, the sowing of cowpea bean in regions located above 2° latitude may extend until June 20 without showing high yield gaps.

RESUMO O estado do Pará é o maior produtor regional de feijão caupi, mas a produtividade alcançada ainda fica abaixo de outros estados da região Norte como Amazonas e Tocantins, devido ao manejo adotado e ao regime hídrico durante a safra, uma vez que seu cultivo é realizado em regime de sequeiro. Objetivou-se neste trabalho avaliar como a deficiência hídrica imposta durante a fase reprodutiva interfere na produtividade e na eficiência do uso da água pelo feijão-caupi nas condições climáticas de Castanhal, Pará, para fins de planejamento agrícola. O experimento foi realizado no município de Castanhal, região nordeste do estado do Pará durante o período menos chuvoso dos anos 2014, 2015 e de 2016. Adotou-se o delineamento experimental em blocos ao acaso com 6 blocos e quatro tratamentos, correspondentes a diferentes lâminas de irrigação na fase reprodutiva, definidas como 100, 50, 25 e 0% da evapotranspiração da cultura. A eficiência do uso da água (EUA) foi determinada pela razão entre a produtividade de grãos e a lâmina total de água utilizada em cada tratamento. A máxima disponibilidade hídrica proporcionou aumento médio na produtividade de 58% comparado ao tratamento sem irrigação. Lâminas de água menores que 260 mm limitaram a produtividade a valores abaixo de 1.000 kg ha-1. A cultivar adotada apresentou eficiência no uso da água de 4,63 kg ha-1 mm-1, para as maiores ofertas hídricas, mas apresentou EUA de 4,31 kg ha-1 mm-1 com a lâmina de 50% da demanda hídrica.

ABSTRACT The state of Pará is the main regional producer of cowpea, but its yield is still low compared to other states of the Northern region such as Amazonas and Tocantins, due to the management adopted and the water regime during the cycle, since its cultivation is conducted on a rainfed basis. The objective of this study was to evaluate how water deficit imposed during reproductive stage interferes in the yield of cowpea and in its water use efficiency under the climatic conditions of Castanhal, Pará, Brazil, for agricultural planning purposes. The experiment was carried out in Castanhal, northeastern region of the Pará state during the dry season of 2014, 2015 and 2016. The experimental design was randomized blocks with six blocks and four treatments, corresponding to different irrigation depths in the reproductive stage, defined as 100, 50, 25 and 0% of the crop evapotranspiration. Water use efficiency (WUE) was determined by the ratio between total grain yield and total water used in each treatment. Maximum water availability led to an average increase in yield of 58% compared to the treatment without irrigation. Water depths below 260 mm limited yield to values lower than 1,000 kg ha-1. The cultivar adopted had WUE of 4.63 kg ha-1 mm-1, in response to the higher levels of water supply, but showed WUE of 4.31 kg ha-1 mm-1 under water depth of 50% of water demand.