Climatic risk of grape downy mildew (Plasmopara viticola) for the State of São Paulo, Brazil

Viticulture in Brazil has been growing in importance in recent years. In the State of São Paulo, a significant percentage of the production is basically destined to in natura consumption and, more recently, much effort has been made by institutions to revitalize the viticulture in the State. Among fungal diseases, the downy mildew (Plasmopara viticola) is one of the main diseases affecting this crop in Brazil, with extreme damage effects on its production. The objective of this study was to estimate the incidence of the downy mildew on grape under the climatic conditions of the State of São Paulo, based on a mathematical model and using Geographical Information System - GIS tools. The study considered the months from September to April, a period in which the downy mildew can affect grapevines under development. Mean temperature and relative humidity were the basic weather data entered in the GIS database. Leaf wetness duration was estimated from relative humidity measurements. Climatic data entered in the GIS were used to calculate and produce maps depicting the severity of the grape downy mildew, through the application of a disease model. Three cities were evaluated (Jales, Jundiaí, and São Miguel Arcanjo), since they represent the main vineyard centers in the State. The adopted methodology permitted quantifying the severity of the grape downy mildew not only in spatial terms, identifying the variability among the different regions of the State, but also in temporal terms, along the months, making an adequate distinction of the studied cities.

A viticultura brasileira tem apresentado importância crescente nos últimos anos. Em São Paulo, a expressiva produção é destinada basicamente ao consumo in natura e, mais recentemente, podem ser observados esforços de diversas instituições no sentido de revitalizar a viticultura no estado. O míldio (Plasmopara viticola) é uma das principais doenças da cultura no Brasil, com efeitos extremamente danosos à sua produção. No presente trabalho foi estimada a severidade do míldio da videira nas condições climáticas do estado de São Paulo, com base num modelo de estimativa da doença e empregando-se um Sistema de Informações Geográficas - SIG. O estudo considerou os meses de setembro a abril, período em que a doença pode afetar as videiras em desenvolvimento. Os valores básicos de entrada no banco de dados do SIG foram temperatura média e umidade relativa. A duração do período de molhamento foliar foi estimada a partir dos dados de umidade relativa. Com os dados climáticos organizados no SIG, foram calculados e produzidos os mapas de severidade do míldio da videira, aplicando-se o modelo de estimativa. Também foram avaliados três municípios (Jales, Jundiaí e São Miguel Arcanjo), representativos de importantes pólos vitícolas do estado. O método possibilitou caracterizar de forma quantitativa a severidade do míldio da videira, tanto espacialmente, entre as regiões do estado, como temporalmente, ao longo dos meses, diferenciando de forma adequada os municípios estudados.

Spatial and temporal variability of leaf wetness duration in the State of São Paulo, Brazil

One of the main factors influencing the occurrence of plant diseases is the leaf wetness duration (LWD). However, this climatic parameter is not generally and systematically recorded at meteorological stations, and the alternative to obtain an estimate for LWD is the use of mathematical models. The objective of this study was to estimate LWD for the State of São Paulo, on the basis of the number of hours with relative humidity equal to or higher than 90%, and also plot them on a map with help of the Geographical Information System (GIS) tool. Using daily relative humidity data from ten meteorological stations of the State, for six years, adjustment equations were obtained for different LWD periods (hours day-1) (R² from 0.58 to 0.81) and of number of days (ND) per month with LWD for a period equal to or higher than ten consecutive hours (R² from 0.57 to 0.75), both as functions of the mean relative humidity. The mean LWD and the mean ND varied among the different regions of the State and different periods of the year. The smallest estimated values of mean annual LWD and ND were observed for the west region of the State, and the highest values for the coastal region.

A duração do período de molhamento (DPM) foliar é um dos principais fatores para a ocorrência de doenças de planta. No entanto, esse parâmetro climático não é geralmente registrado sistematicamente nas estações meteorológicas, tendo-se como alternativa estimar a DPM por meio de modelos matemáticos. Este trabalho teve como objetivo estimar a DPM para o estado de São Paulo, baseando-se no número de horas com umidade relativa igual ou superior a 90%, e também espacializá-la utilizando as ferramentas de Sistema de Informações Geográficas (SIG). Utilizando resultados diários de umidade relativa de dez estações meteorológicas do estado, de seis anos, foram obtidas para diferentes períodos as equações de ajuste de DPM (horas dia-1) (R² de 0,58 a 0,81) e de número de dias (ND) ao mês com DPM por um período igual ou superior a dez horas consecutivas (R² de 0,57 a 0,75), ambas em função da umidade relativa média. A DPM média e ND média variaram entre as regiões do estado e nos períodos do ano. Os menores valores estimados de DPM e de ND médias anuais foram observados na região oeste do estado e os maiores valores na região litorânea.

Estimating leaf wetness duration over turfgrass, and in a 'Niagara Rosada' vineyard, in a subtropical environment

Leaf wetness duration (LWD) is a key parameter in agrometeorology because it is related to plant disease occurrence. As LWD is seldomly measured in a standard weather station it must be estimated to run warning systems for schedule chemical disease control. The objective of the present study was to estimate LWD over turfgrass considering different models with data from a standard weather station, and to evaluate the correlation between estimated LWD over turfgrass and LWD measured in a 'Niagara Rosada' vineyard, cultivated in a hedgerow training system, in Jundiaí, São Paulo State, Brazil. The wetness sensors inside the vineyard were located at the top of the plants, deployed at an inclination angle of 45º and oriented southwest, with three replications. The methods used to estimate LWD were: number of hours with relative humidity above 90% (NHRH > 90%), dew point depression (DPD), classification and regression tree (CART) and Penman-Monteith (PM). The CART model had the best performance to estimate LWD over turfgrass, with a good precision (R² = 0.82) and a high accuracy (d = 0.94), resulting in a good confidence index (c = 0.85). The results from this model also presented a good correlation with measured LWD inside the vineyard, with a good precision (R² = 0.87) and a high accuracy (d = 0.96), resulting in a high confidence index (c = 0.93), showing that LWD in a 'Niagara Rosada' vineyard can be estimated with data from a standard weather station.

A duração do período de molhamento (DPM) é uma variável agrometeorológica chave para a ocorrência de doenças de plantas. Como a DPM é raramente medida nas estações meteorológicas, ela deve ser estimada quando se pretende empregar sistemas de alerta de controle químico. Desse modo, o objetivo do presente estudo foi avaliar a estimativa da DPM sobre gramado por diferentes modelos a partir de dados meteorológicos obtidos em uma estação meteorológica padrão e verificar as relações entre a DPM estimada para o gramado e a medida em um vinhedo de 'Niagara Rosada', conduzido em espaldeira, em Jundiaí, SP, Brasil. Os sensores de molhamento no vinhedo foram instalados no topo das plantas com um ângulo de inclinação de 45º e com a face superior do sensor voltada para sudoeste, com três repetições. Os quatro modelos de estimativa da DPM foram: número de horas com umidade relativa do ar acima de 90% (NHUR > 90%), depressão do ponto de orvalho (DPO), árvore de classificação e regressão (CART) e o de Penman-Monteith (PM). O modelo CART estimou melhor a DPM no gramado, apresentando uma boa precisão (R² = 0,82) e uma ótima exatidão (d = 0,94), resultando num bom índice de confiabilidade (c = 0,85). Esta estimativa também apresentou uma boa correlação com a DPM medida no interior do vinhedo, com uma precisão razoável (R² = 0,87) e uma ótima exatidão (d = 0,96), resultando num ótimo índice de confiabilidade (c = 0,93), o que permite concluir que é possível estimar a DPM no vinhedo de 'Niagara Rosada' por meio de dados medidos ou estimados na estação meteorológica padrão.

Estimating leaf wetness duration over turfgrass, and in a 'Niagara Rosada' vineyard, in a subtropical environment

Leaf wetness duration (LWD) is a key parameter in agrometeorology because it is related to plant disease occurrence. As LWD is seldomly measured in a standard weather station it must be estimated to run warning systems for schedule chemical disease control. The objective of the present study was to estimate LWD over turfgrass considering different models with data from a standard weather station, and to evaluate the correlation between estimated LWD over turfgrass and LWD measured in a 'Niagara Rosada' vineyard, cultivated in a hedgerow training system, in Jundiaí, São Paulo State, Brazil. The wetness sensors inside the vineyard were located at the top of the plants, deployed at an inclination angle of 45º and oriented southwest, with three replications. The methods used to estimate LWD were: number of hours with relative humidity above 90% (NHRH > 90%), dew point depression (DPD), classification and regression tree (CART) and Penman-Monteith (PM). The CART model had the best performance to estimate LWD over turfgrass, with a good precision (R² = 0.82) and a high accuracy (d = 0.94), resulting in a good confidence index (c = 0.85). The results from this model also presented a good correlation with measured LWD inside the vineyard, with a good precision (R² = 0.87) and a high accuracy (d = 0.96), resulting in a high confidence index (c = 0.93), showing that LWD in a 'Niagara Rosada' vineyard can be estimated with data from a standard weather station.

A duração do período de molhamento (DPM) é uma variável agrometeorológica chave para a ocorrência de doenças de plantas. Como a DPM é raramente medida nas estações meteorológicas, ela deve ser estimada quando se pretende empregar sistemas de alerta de controle químico. Desse modo, o objetivo do presente estudo foi avaliar a estimativa da DPM sobre gramado por diferentes modelos a partir de dados meteorológicos obtidos em uma estação meteorológica padrão e verificar as relações entre a DPM estimada para o gramado e a medida em um vinhedo de 'Niagara Rosada', conduzido em espaldeira, em Jundiaí, SP, Brasil. Os sensores de molhamento no vinhedo foram instalados no topo das plantas com um ângulo de inclinação de 45º e com a face superior do sensor voltada para sudoeste, com três repetições. Os quatro modelos de estimativa da DPM foram: número de horas com umidade relativa do ar acima de 90% (NHUR > 90%), depressão do ponto de orvalho (DPO), árvore de classificação e regressão (CART) e o de Penman-Monteith (PM). O modelo CART estimou melhor a DPM no gramado, apresentando uma boa precisão (R² = 0,82) e uma ótima exatidão (d = 0,94), resultando num bom índice de confiabilidade (c = 0,85). Esta estimativa também apresentou uma boa correlação com a DPM medida no interior do vinhedo, com uma precisão razoável (R² = 0,87) e uma ótima exatidão (d = 0,96), resultando num ótimo índice de confiabilidade (c = 0,93), o que permite concluir que é possível estimar a DPM no vinhedo de 'Niagara Rosada' por meio de dados medidos ou estimados na estação meteorológica padrão.

Spatial and temporal variability of leaf wetness duration in the State of São Paulo, Brazil

One of the main factors influencing the occurrence of plant diseases is the leaf wetness duration (LWD). However, this climatic parameter is not generally and systematically recorded at meteorological stations, and the alternative to obtain an estimate for LWD is the use of mathematical models. The objective of this study was to estimate LWD for the State of São Paulo, on the basis of the number of hours with relative humidity equal to or higher than 90%, and also plot them on a map with help of the Geographical Information System (GIS) tool. Using daily relative humidity data from ten meteorological stations of the State, for six years, adjustment equations were obtained for different LWD periods (hours day-1) (R² from 0.58 to 0.81) and of number of days (ND) per month with LWD for a period equal to or higher than ten consecutive hours (R² from 0.57 to 0.75), both as functions of the mean relative humidity. The mean LWD and the mean ND varied among the different regions of the State and different periods of the year. The smallest estimated values of mean annual LWD and ND were observed for the west region of the State, and the highest values for the coastal region.

A duração do período de molhamento (DPM) foliar é um dos principais fatores para a ocorrência de doenças de planta. No entanto, esse parâmetro climático não é geralmente registrado sistematicamente nas estações meteorológicas, tendo-se como alternativa estimar a DPM por meio de modelos matemáticos. Este trabalho teve como objetivo estimar a DPM para o estado de São Paulo, baseando-se no número de horas com umidade relativa igual ou superior a 90%, e também espacializá-la utilizando as ferramentas de Sistema de Informações Geográficas (SIG). Utilizando resultados diários de umidade relativa de dez estações meteorológicas do estado, de seis anos, foram obtidas para diferentes períodos as equações de ajuste de DPM (horas dia-1) (R² de 0,58 a 0,81) e de número de dias (ND) ao mês com DPM por um período igual ou superior a dez horas consecutivas (R² de 0,57 a 0,75), ambas em função da umidade relativa média. A DPM média e ND média variaram entre as regiões do estado e nos períodos do ano. Os menores valores estimados de DPM e de ND médias anuais foram observados na região oeste do estado e os maiores valores na região litorânea.

Climatic risk of grape downy mildew (Plasmopara viticola) for the State of São Paulo, Brazil

Viticulture in Brazil has been growing in importance in recent years. In the State of São Paulo, a significant percentage of the production is basically destined to in natura consumption and, more recently, much effort has been made by institutions to revitalize the viticulture in the State. Among fungal diseases, the downy mildew (Plasmopara viticola) is one of the main diseases affecting this crop in Brazil, with extreme damage effects on its production. The objective of this study was to estimate the incidence of the downy mildew on grape under the climatic conditions of the State of São Paulo, based on a mathematical model and using Geographical Information System - GIS tools. The study considered the months from September to April, a period in which the downy mildew can affect grapevines under development. Mean temperature and relative humidity were the basic weather data entered in the GIS database. Leaf wetness duration was estimated from relative humidity measurements. Climatic data entered in the GIS were used to calculate and produce maps depicting the severity of the grape downy mildew, through the application of a disease model. Three cities were evaluated (Jales, Jundiaí, and São Miguel Arcanjo), since they represent the main vineyard centers in the State. The adopted methodology permitted quantifying the severity of the grape downy mildew not only in spatial terms, identifying the variability among the different regions of the State, but also in temporal terms, along the months, making an adequate distinction of the studied cities.

A viticultura brasileira tem apresentado importância crescente nos últimos anos. Em São Paulo, a expressiva produção é destinada basicamente ao consumo in natura e, mais recentemente, podem ser observados esforços de diversas instituições no sentido de revitalizar a viticultura no estado. O míldio (Plasmopara viticola) é uma das principais doenças da cultura no Brasil, com efeitos extremamente danosos à sua produção. No presente trabalho foi estimada a severidade do míldio da videira nas condições climáticas do estado de São Paulo, com base num modelo de estimativa da doença e empregando-se um Sistema de Informações Geográficas - SIG. O estudo considerou os meses de setembro a abril, período em que a doença pode afetar as videiras em desenvolvimento. Os valores básicos de entrada no banco de dados do SIG foram temperatura média e umidade relativa. A duração do período de molhamento foliar foi estimada a partir dos dados de umidade relativa. Com os dados climáticos organizados no SIG, foram calculados e produzidos os mapas de severidade do míldio da videira, aplicando-se o modelo de estimativa. Também foram avaliados três municípios (Jales, Jundiaí e São Miguel Arcanjo), representativos de importantes pólos vitícolas do estado. O método possibilitou caracterizar de forma quantitativa a severidade do míldio da videira, tanto espacialmente, entre as regiões do estado, como temporalmente, ao longo dos meses, diferenciando de forma adequada os municípios estudados.