1. Produção vegetal:
Princípios Agronómicos
Pedro Aguiar Pinto | Secção de Agricultura
11 de Novembro de 2011 | Instituto Superior de Agronomia
2. (depois de ter criado o homem e a mulher)…
Abençoando-os Deus disse-lhes:
“Também vos dou todas as ervas com semente que existem sobre a
superfície da terra, assim como todas as árvores de fruto com
semente, para que vos sirvam de alimento. E a todos os animais da terra,
a todas as aves dos céus e a todos os seres vivos que existem e se
movem sobre a terra, igualmente dou por alimento toda a erva verde que
a terra produzir”
Deus vendo toda a sua obra considerou-a muito boa. Foi o sexto dia.
Gen 1, 29-31
Ervas com semente | 2
3. (depois da desobediência)…
Deus disse ao homem:
…maldita seja a terra por tua causa.
E dela só arrancarás alimento à custa de penoso trabalho, todos os dias da
tua vida.
Produzir-te-á espinhos e abrolhos, e comerás a erva dos campos.
Comerás o pão com o suor do teu rosto,….
Gen 3, 17-19
Produção | 3
4. • Ervas com semente • Grãos
• Cereais
• Leguminosas para grão
• Árvores de fruto com
• Árvores de fruto com semente
semente • Pomóideas
• Citrinos
• Vinha
• Olival
• Hortaliças
• Forragens e pastagens
• Erva verde
Principais produções vegetais | 4
5. • Ervas com
semente
• Árvores de
fruto com
semente
• Erva verde
Reparticipação dos principais tipos de produções vegetais em Portugal| 5
6. Agricultura e Agronomia
Agricultura Agronomia
As culturas que se praticam e A produção de materiais
o modo como são cultivadas orgânicos nos campos
são decisões humanas, agrícolas depende das
dependendo também da capacidades fisiológicas
utilidade dos produtos, das plantas e animais e do
custos de produção e risco ambiente em que crescem.
envolvido Estas matérias são sujeito
Objectivo principal: de análises ecológicas,
produção de alimentos e baseadas em princípios
fibra biológicos, químicos e
físicos.
Agricultura e Agronomia | 6
8. O modelo de cultura
(surge como conceito a partir da observação de herbáceas anuais
determinadas)
Conjunto de indivíduos idênticos
- de uma única população
- da mesma idade
e, portanto, com grande uniformidade,
suportando um elevado grau de
competição / interferência intraespecífica
O modelo de cultura | 8
12. Radiação
solar
Ambiente aéreo
Metano
Reflexão
Produtos
vegetais
Plantas
Animais
Produtos
animais
Dejecções
Senescência
Solo
Fluxo de energia num ecossistema natural | 12
13. Radiação
solar
Ambiente aéreo
Metano
Reflexão
Processamento Produtos
Combustível vegetais
Colheita
Máquinas Conservação
Cultura
Animais
Produtos
Pesticidas animais
Dejecções
Irrigação
Senescência, doenças e pragas
Solo Exportação
Fertilização
Subsídio de energia
Fluxo de energia num ecossistema agrícola | 13
14. Food security refers to the availability of food
and one's access to it
Food safety is a scientific discipline
describing handling, preparation, and storage
of food in ways that prevent foodborne illness.
Segurança alimentar | 14
15. 6000000
World 6,974,025,241
1,3%.ano-1
12:26UTC Nov 10, 2011
http://www.census.gov/main/www/popclock.html
5000000
4000000
3000000
2000000
1920 1940 1960 1980 2000
População mundial | 15
16. Requisitos alimentares (RDA’s)
• Diários • Anuais
–Energia: 10,5 MJ – Energia:
(2500 kcal) • 3,8 GJ.ano-1
energia digestível
–Proteína: – Proteína:
50 g prot. dig. • 18,2 kg.ano-1
(8g N = 50/6,25) (2,9 kg N)
O arroz - o cereal mais pobre em proteína - tem 8% de proteína.
224 kg de matéria seca digestível de arroz cobrem as necessidades energéticas e
têm aproximadamente 17,9 kg de proteína, ligeiramente menos que o requisito
anual per capita.
Requisitos alimentares | 16
17. Produção de alimentos Outras
34%
Cereais
48%
Oleaginosas
6% Leguminosas
8% Raízes e tubérculos
4%
Energia Capacidade População
Cultura Área Produção Produtividade
bruta sustentação potencial
(x1000 ha) (*1 000 t) (kg/ha) MJ/ha (pessoas/ha) (x 1 000 000)
Trigo 214886 585145 2723 69534 18 3 932
Arroz 155736 602266 3867 87768 23 3 597
Milho 139173 604572 4344 75905 20 2 780
Cevada 55570 129408 2329 59274 16 867
Sorgo 42373 60274 1422 22370 6 249
Milho painço 36113 26952 746 13041 3 124
Aveia 14381 24480 1702 38995 10 148
Batata 19150 305147 15935 102080 27 514
Mandioca 16638 168339 10118 58335 15 255
Produção de alimentos| 17
19. Carne e peixe
11% Arroz
21%
Frutos e hortícolas
10%
Gorduras e óleos
9%
Trigo
Açúcar 20%
7%
Mandioca
2% Milho
Batatas e inhame Outros cereais
5%
5% 10%
Composição da dieta alimentar humana à escala mundial | 19
24. Uma cadeia trófica
LUZERNA VACA HOMEM
num sistema agrícola
simples:
Produtor primário Consumidor primário
Produtor secundário
Produtores
primários
LUZERNA INFESTANTES
Consumidores
primários
AFÍDEOS GAFANHOTOS COELHOS VACAS
CARNE LEITE
PARDAIS FAISÕES HOMEM
Consumidores
secundários
RAPOSAS A situação torna-se mais
complexa quando outras
populações são
DECOMPOSITORES consideradas na
comunidade "LUZERNA":
Teia trófica| 24
25. Tipo 1 Tipo 2 Tipo3 Tipo 4
Cultura Cultura Pastagem Cultura Pastagem
Animal Animal Animal
Homem Homem Homem Homem
18 4 7
(trigo) (milho-porco) (leite)
Capacidade de sustentação (pessoas/ha)
Adaptado de Loomis e Connor (1992)
Cadeias tróficas básicas em Agricultura | 25
30. Limite inferior Limite superior
Intervalo de tolerância
de tolerância óptimo
Alto
Zona de Zona de Zona de Zona de
Área de maior abundância
intolerânci stress stress intolerânci
fisiológico fisiológico
População
a a
Baixa Baixa
Espécie Espécie
população população
ausente ausente
Baixo
Baixo Gradiente Alto
Distribuição de organismos ao longo de um gradiente físico
Distribuição de organismos | 30
31. • Homeotermia
– Capacidade de manter uma
temperatura corporal constante, face
a temperaturas ambientais flutuantes
• Poiquilotermia
– Incapacidade de regular a
temperatura corporal
Regulação térmica | 31
34. • O conceito de nicho
ecológico (G. E. Hutchinson)
– Hipervolume de n-
dimensões
• cada variável ambiental é
representada numa
dimensão
– nicho fundamental
• definido pelos níveis de
tolerância
– nicho realizado
• subconjunto de condições
toleradas realmente
ocupadas pelo organismo
Nicho ecológico| 34
35. Na terra e na atmosfera Nos organismos vivos
0,2
0,009
Fósforo
2,6
25
Outros elementos
0,5
28
Silício
2,2
0,09
Azoto
10
0,13
Hidrogénio
11
0,03
Carbono
74
46
Oxigénio
0,001 0,01 0,1 1 10 100
Abundância relativa de elementos (%)
Escala logarítmica
Abundância relativa de nutrientes| 35
36. • Horizontes
– O horizonte superficial. Folhada e
húmus
– A horizonte mineral de acumulação
de matéria orgânica
– B horizonte de acumulação de
argila, ferro ou alumínio
(avermelhado por oxidação do Fe)
– C horizonte pouco meteorizado
– R rocha mãe
Perfil do solo | 36
42. Perda de água
Temperatura do ar
Trocas de
CO2 e H2O
Balanço da radiação
líquida e visível
Superfície
do solo
Temperatura do solo
N, P, K, etc. H2O
Crescimento vegetal | 42
43. • Constante solar
– O sol irradia aprox. 56x1026 cal.min-1
– A energia incidente por unidade de área
numa superfície esférica de raio
1,5x1013cm (a distância média
da terra ao sol) é
56x1026 / 4π(1,5x1013cm)2
= 1.9806 cal.cm-2. min-1
Energia solar | 43
44. • Inclinação do ângulo de incidência
– Tempo
• hora do dia
– nascer e pôr do sol
» Movimento de rotação da terra
• dia do ano
– Estações do ano
» Inclinação da eclíptica
– Espaço
• Localização geográfica
– Latitude
– Declive da superfície
– Exposição da encosta
Inclinação do ângulo de incidência | 44
48. • Ciclo de Benson-Calvin (C3)
– Ácido fosfo-glicérico (C3) + CO2
– Ribulose-bifosfato carboxilase (Rubisco)
– Fotorespiração:
• luz, O2, baixo CO2
• Fotossíntese em C4
– Ácido fosfo-enol-pirúvico
– PEP carboxilase
– Separação espacial entre a redução de carbono e o ciclo C3
• adaptação anatómica (fixação de CO2 nas células do mesófilo)
• Plantas CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas)
– Separação temporal entre a redução de carbono e o ciclo C3
– Em condições de secura o CO2 é fixado em ácidos C4 durante a noite e
libertado durante o dia, com os estomas fechados para o ciclo C3.
3 sistemas fotossintéticos | 48
49. • 2H2O -----> 4e- + 4H+ + O2
– reacção luminosa (fotólise da água)
• CO2 + 4e- + 4H+ -----> (CH2O) + H2O
– reacção não-luminosa (redução de C)
• o substracto pode ser outro.
Síntese do processo central da fotossíntese | 49
50. • C6H12O6 + 6 O2 -----> 6 CO2 + 6 H2O + 24 e-
• 24 e- -----> 36 ATP ou 12 NADH2
• Glucose
– fornece energia para crescimento e manutenção
• Respiração = Respiração manutenção + Respiração crescimento
– fornece matéria prima (C) para a construção dos diferentes
compostos
– Combustão controlada enzimaticamente produz 24 e- que
podem ser usados para produção de energia (36ATP) ou
poder redutor (12NADH2)
Respiração | 50
51. Composto Valor do Produto
Amido, celulose 0.83
Proteína (a partir de NO )
3
- 0.40
Proteína (a partir de NH )
4
+ 0.62
Lípido 0.33
Ácidos orgânicos 1.10
Valor do produto = massa do produto / massa de glucose
Valor do produto | 51
52. • Harvest Index (HI) (Índice de colheita)
– Fracção de biomassa que constitui a produção
economicamente útil.
– Cultura: Trigo
• Grão: 3000 kg/ha
• Palha: 4500 kg/ha (folhas e caules)
• Total: 7500 kg/ha)
• HI = 3000 / (3000+4500) = 0,4
Índice de colheita | 52
53. Energia radiante Fotossíntese
disponível líquida
(1674) Radiação Utilizada (44)
fotossinteticamente pela
cultura Fotossíntese
activa
(652) bruta (66)
(837)
108J.ha-1.dia-1 50% 78% 10% 66%
2,6%
Fluxo de energia na produção de uma cultura | 53
54. 8000 Reino Unido, 9
Evolução histórica da
7000 produtividade do arroz, no França, 99
Japão e do trigo, no Reino
Japão, 99
6000 Unido.
Unido
Outras produtividades nacionais
Produção (t/ha)
5000
referentes a 1968 (Evans, 1982)
4000 Actualização de alguns casos a Formosa
1999 (FAO, 2000) França
México
3000
Ceilão Itália
Tailândia Indonésia
USA Tailândia, 99
2000 Índia
Filipinas
Canadá URSS, 99
1000 Arroz, Japão URSS
Paquistão Austrália
Índia
Trigo, Reino Unido
0
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Anos
Evolução histórica da produtividade | 54
55. 1961 1970 1980 1990 2000
6357 6227 6333 8838 9102
Arroz Espanha Austrália Espanha Austrália Egipto
7247 8076
4673 13793 14564
Milho Suiça
N. N.
Israel Jordânia
Zelândia Zelândia
4121 4546 6202 8531 8398
Trigo Dinamarca Holanda Holanda Irlanda Holanda
2103 2085 2640 3359 3579
Soja Canadá Canadá Itália Itália Itália
Cana de 154492 141578 121118 117301 119572
Açúcar Peru Peru Quénia Quénia Peru
28040 31500 36924 40206 46458
Batata Holanda Suiça Bel-Lux Holanda Holanda
Evolução da produtividade média mais elevada | 55
56. Outros factores negativos não identificados -23
Impacto percentual de factores tecnológicos, culturais
Aparecimento de novas doenças e pragas -8 e de gestão na duplicação da produtividade do milho.
(Minnesota, 1930-79) . Adaptado de Stoskopf
(1984)
Acréscimo de mecanização da cultura 5 Mecânica
Alteração de sequências culturais (Intensificação) -7
Agravamento dos problemas de erosão -8
Melhoria do arranjo espacial das plantas
Fisiologia
8
Climatologia
Melhoria da determinação da data de sementeira 8
Aumento do controlo de doenças e paragas 21 Fitopatologia
Redução da aplicação de estrumes e matéria orgânica -28
Acréscimo de aplicação de fertilizantes comerciais Química 47
Introdução de cultivares melhoradas Genética e Melhoramento 58
40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 7
Como é que a produtividade aumentou assim? | 56
57. A “Revolução Verde”
Irrigação de alto rendimento
Agroquímicos
Mecanização
Evolução tecnológica | 57
59. • Comparação entre um
trigo corrente (a) e o
ideótipo de trigo de C. M.
Donald (1968) (b) para
cultura com povoamentos
densos e recursos do solo
não limitantes:
• - palha baixa e resistente, um
número reduzido de folhas
erectas e uma espiga longa
• - comportamento não
competitivo, alto índice de
colheita e máximo
desempenho em comunidade.
Ideótipo | 59
61. O trabalho do campo
pode ser harmonioso e bucólico,
mas também é, seguramente,
penoso
Paredes deCoura,
Mozelos. “Vezeiras
Oliveira, E.V et al.,
1983
Penosidade do trabalho| 61
62. Efeito da mecanização na produtividade do trabalho
Produtividade
Tractor e charrua de 2 ferros 0,17
Parelha e charrua 2,50
Homem com enxada 38,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
Homem com enxada Parelha e charrua Tractor e charrua de 2 ferros
Produtividade 38,00 2,50 0,17
Tempo (dias)
Produtividade do trabalho | 62