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Importancia das leguminosas na produção de alimentos e proteção do meio ambiente

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Palestra do Engenheiro Agrônomo Dr. Segundo Urquiaga no Simpósio Ano Internacional das Leguminosas realizado no Campus da UFRRJ em Campos dos Goytacazes em 12 e 13 de maio de 2016. Promovida pela AEARJ e SEEA.

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Importancia das leguminosas na produção de alimentos e proteção do meio ambiente

  1. 1. Importância das leguminosas na produção de alimentos e proteção do meio ambiente Segundo Urquiaga Marcio Reis Martins Bruno Alves Claudia Jantalia Robert Boddey AEARJ, Campos dos Goytacazes (RJ), 13 Maio, 2016 Agrobiologia
  2. 2. Relação inicial do homem com a natureza: A abundância de alimentos distribuídos ao acaso favoreceu a vida do homem caçador, pescador e coletor de frutos: O Homem nómada.
  3. 3. Origem dos alimentos agrícolas atualmente disponíveis • Novo mundo: Batatinha, milho, feijão, amendoim, tomate, abóbora, pimenta, abacate, baunilha, tabaco, frutas, etc. • Velho mundo: Soja, ervilha, grão de bico, lentilha, Trigo, arroz, cevada, aveia, hortaliças, frutas, etc.
  4. 4. Leguminosas de grão, alimento importante no antigo Peru. Cultura Moche, 100 a 700 anos dc
  5. 5. O amendoim na cultura mochica, No antigo peru.
  6. 6. Leguminosas de grão
  7. 7. A Fixação Biológica de nitrogênio do ar Processo realizado por microrganismos de vida livre y associados a plantas
  8. 8. SOJASOJA AA leguminosa dede grão com maior beneficiobeneficio deda Fixação Biológica dede Nitrogênio. 53 Mha em América Latina
  9. 9. Pesquisa em FBN permitiu o avanço da cultura da SOJA no Brasil.
  10. 10. Produção nacional: 96 Mt. (2014/2015) (CONAB, abril 2015) Área: 31,6 Mha. Rendimiento 3.033 kg ha-1 Estimativa do N-FBN = 5,37 Mt. (US$ 8586 milhões) Soja
  11. 11. O feijoeiro Alimento básico da maioria da população tropical do mundo. Mundo: 31,1 Mha; 26,1 Mt. Brasil: 3,03Mha; 3,18Mt A FBN ainda não tem alcançado os níveis desejados: < 30%.
  12. 12. Variabilidade de resposta do feijoeiro á inoculação com Rhizobium
  13. 13. Contribuição da FBN em cultivares de feijão comum em diferentes Países de América Latina Países Brasil Ano FBN % (kg/ha) Número de cultivares Goiânia 1987 12-25 4-12 17 Piracicaba 1987 19-53 11-53 7 Chile 1987 38-60 27-62 21 1988 27-60 25-115 12 Colômbia 1985 32-47 18-36 9 Guatemala 1989 (Verão) 69-73 92-125 10 1989 (Inverno) 22-57 12-50 10 México, Irapuato 1987 5-58 7-108 20 Colima 1988 (Inverno) 0-50 0-70 17 Peru 1986 (Inverno) 24-56 15-59 20 1988 (Verão) 13-56 7-81 2 Hardarson et al., 1993
  14. 14. Feijão bem nodulado com produtividade superior a 2.500 kg ha-1 (Cuba)
  15. 15. Grão Variedades Rendimiento N-Total FBN1 kg.ha-1 % kg.ha-1 BAT - 58 2.009 53 67 36 Bolita 42 2.331 64 65 42 CC – 25-9 (C) 1.800 46 55 25 CC – 25-9 (N) 2.430 70 65 46 CC – 25-9 (R) 2.719 77 64 49 Guira 89 2.340 67 65 44 CIAT – 125 1.410 39 0 0 1 FBN, contribuição baseada na técnica de diluição isotópica de 15 N, usando como referencia a variedad no nodulante CIAT–125. Hernandez G., Dueñas G., Urquiaga S. (En preparação) Contribuição da FBN no Rendimento de feijão comum (P. vulgaris L.) em Cuba
  16. 16. CAUPI, BRS MazagãoTestemunha Inoculada c/ BR 3262 Cv. Pretinho precoce
  17. 17. Tratamento sem calcário e sem P. 35 dias (DAE). Tratamento com calcário e com P. 35 dias (DAE). FEIJÃO-CAUPI – EM RORAIMA A eficiência da FBN depende do estado nutricional da cultura.
  18. 18. 200 kg Desempenho da cultura do feijão-caupi em áreas demonstrativas em pequenas propriedades no estado do Maranhão. Zilli et al., Em preparação.
  19. 19. Adubos Verdes
  20. 20. Adubos Verdes N adubo verde Rendimento de milho Incremento no rendimento kg ha-1 - Ad. Verde + Ad. Verde Região tropical Mg ha-1 % Mucuna 117 3.7 6.3 70 Canavalia 156 3.7 6.1 65 Crotalaria 170 3.7 5.8 57 Cajanus cajan 229 3.3 7.0 112 Região temperada Vicia 158 4.7 9.1 93 Lupino 213 4.5 9.8 117 Trevo 126 5.5 7.3 33 Trevo + Vicia 70 3.8 4.3 15 Efeito dos adubos verdes na produção de milho FAO, 1996
  21. 21. Mucuna Adubo-verde (C. Rica) Consorcio de milho e feijão (Guatemala) Agricultura orgânica (Brasil) Consórcio de Milho e Mucuna (Honduras)
  22. 22. FBN1 em Leguminosas de Cobertura Vegetal e sua Influencia na Nutrição Nitrogenada do Banano var.Nanicão
  23. 23. Contribuição da FBN na cultura de fava e seu efeito residual na cultura de batatinha FBN +172 kg N/ha Vagens -72 kg N/ha N-Total +191 kg/ha Tubérculos -81 kg N/ha Entrada = + 172 kg N/ha Saída = - (72 + 81) = 153 kg N/ha Balanço = +19 kg N/ha FAVA RESIDUOS Batatinha N-Total +115 kg/ha
  24. 24. Usina Coruripe, Al. Plantio de 6000 ha por ano de crotalaria Semeadura de adubo verde encima da palha potencializa a FBN e melhora a fertilidade do solo
  25. 25. Adubos verdes em Guatemala. Boa nodulação: > 70% FBN
  26. 26. Rendimentodegrão(Mg.ha -1 ) 3 4 5 6 7 8 9 a PD PC Tremoço/Milho Aveia/Milho abb c + 120 kg+ 120 kg N/haN/ha + 120 kg+ 120 kg N/haN/ha - N- N- N- N PD PC Influência do tremoço-adubo verde e do preparoInfluência do tremoço-adubo verde e do preparo do solo (PD e PC) no rendimento de milho,do solo (PD e PC) no rendimento de milho, Londrina, PR.Londrina, PR. (Alves, et al 2001) Eficiência da fertilização Agrobiologia
  27. 27. Londrina, Parana State - South Region
  28. 28. BalançodeN(kgN/ha)-100 - 50 0 50 100 150 200 S S S S T Tr M MA Balanço de N em TrêsBalanço de N em Três Rotações de CultivoRotações de Cultivo Zotarelli, Alves, Urquiaga, Boddey, 2000 Soja Trigo Tremoço Milho Aveia Agrobiologia
  29. 29. Safras de verão 2000/2001 2001/2002 2002/2003 2004/2005 tonha-1 0 2 4 6 8 10 Milho após tremoço Milho após aveia + 80 kg N ha-1 Lupinos (Lupinus albus) como adubo verde (~5 a 8 ton MS/ha) para a cultura de milho, comparado com aveia preta (Avena strigosa) + N
  30. 30. Cobertura verde / incorporação de N no sistema – EPAGRI - Santa
  31. 31. 1,5 m Sisterma radicular profundo
  32. 32. Se bem o adubo verde obtém N de ar, o destino do N no solo é similar ao dos fertilizantes!!!
  33. 33. B. brizantha 4 anos B. brizantha 9 anos Pastagem degradada (113Mha) As leguminosas na produção pecuária e na recuperação de pastagens degradadas
  34. 34. 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 0,5 1 1,5 2 GPV (kg/dia) gCH4/kgGPV Fonte: Kurihara et al. 1998 Pastagem tropical cereais A taxa de emissão de Metano (gCH4/kg GPV) varia com o ganho de peso vivo (Qualidade da forragem)
  35. 35. Pastagem consorciada de B. ruziziensis/S. guianensis cv Mineirão, Uberlândia MG. S. guianensis evita a perda de peso animal na época seca do Cerrado Ganhodepesovivo(g/dia) Períodos de avaliação Abr Jun Ago Oct Brachiaria Brachiaria/Stylosanthes Agrobiologia
  36. 36. Leguminosas Forrageiras em pastagens de Brachiaria Estilosantes cvs. Mineirão e Campo Grande Robert Macedo Efeito da aplicação de 50 kg N/ha ou consórcio com estilosantes no ganho de peso de bovinos de corte (out 2002 a nov 2003) Tratamento Ganho Peso Diário g B. decumbens (Bd) 266 C Bd + 50 kg N ha-1 362 B Bd + Estilosathes 510 A CV% 26 17
  37. 37. Produção de feno no Piauí
  38. 38. Nas regiões subtropicais deNas regiões subtropicais de América Latina a FBN nasAmérica Latina a FBN nas leguminosas forrageirasleguminosas forrageiras garantem a totalidade do Ngarantem a totalidade do N utilizado na produção de carne eutilizado na produção de carne e leite.leite. Consorcio:Consorcio: LoliumLolium perenneperenne ee Trifolium repens.Trifolium repens. A contribuição da FBN naA contribuição da FBN na leguminosa foi estimada emleguminosa foi estimada em 83 %.83 %.
  39. 39. Nitrogênio total e derivado da FBN acumulado pelo trevo branco (T. repens L.) crescendo consorciado com Azevem (Lolium perenne L.) num Andisol de Chiloé, Chile. Ano 1997/98. Tratamentos N acumulado pelo trevo branco N-total FBN kg ha-1 ano-1 kg ha-1 ano-1 % Testemunha Sem cal 28,6d 22,7d 84,7 Com cal 42,8c 34,6c 80,8 Fertilização completa Sem cal 86,4b 75,3b 87,2 Com cal 130,5a 113,8a 87,2 Fuente: Campillo R., Undurraga P., Pino I & Urquiaga S. (2005)
  40. 40. EstilosantesEstilosantes favorecendofavorecendo a sojaa soja
  41. 41. Agrofloresta: Sequeiro interior de Chile
  42. 42. As leguminosas na mitigação do efeito estufa da agricultura: •Aumento da matéria orgânica e o Sequestro de carbono no solo.
  43. 43. 1 kg de N fertilizante 10,7 kg de gases equivalente de CO2 Adubação com N industrial 4,3 kg de gases eq.CO2 6,4 kg de gases eq.CO2 Síntese + transporte N2O
  44. 44. 0 1 2 3 Nitrogênio Total - g.kg-1 Y=0.4 + 13.0 X Nitrogênio Total (g.kg-1 ) Carbonoorgânicolábil (g.kg-1 ) Relação entre o conteúdo de carbono orgânico lábil e nitrogênio total num Oxissolo do Cerrado. (Sisti, Resck, Alves, Boddey, Urquiaga, 2001) Embrapa Cerrados Agrobiologia
  45. 45. C:N=11.7(0.1) C:N=11.1(0.2) RELAÇÃO ENTRE O CONTEÚDO DE C e N NOS SOLOS DO MUNDO Kirkby et al. Geoderma, 163:197-208, 2011 761 samples 59 samples
  46. 46. Bayer et al (2001) Y=28.63+0.19 X r2 =0.81 * Relationship between the added C or N by cropping systems and (A) TOC and (B) TN contents in 0-17,5 cm layer of na Acrisol soil from Southern Brazil. Y=2634+0.28 X r2 =0.76 * A B Cropping systems 1. Cl + Sp/Ma 2. O/M 3.O + V/M + Vg 4.F/M + DI 5.O + CI/M 6.Ma 7.M + C 8.F/M 9.Di 10.BS Cl = clover, Sp = Spergula, M = maize, O=oat, V=Vicia, Vg =Vigna, DI= Dolichos, Ma=Macroptillium, C = Cajanus, F = Fallow, Di = Digitaria, BS = bare soil. 7 3 4 6 5 98 10 2 1 7 3 46 5 9 8 10 2 1
  47. 47. Pillon (2001) •Relação entre o C ou N adicionado por sistemas de culturas e o conteúdo total de C (A) e N (B) na camada de 0-30 cm de um solo Acrisol do sul do Brasil. NTde0-30cm(Mgha-1 ) Y=46.96+0.15 X r2 =0.98 P<0,05 A 1 2 3 4 COTde0-30cm(Mgha-1 ) Adição de C pelas culturas em 16 anos (kg ha-1 ) Y=3834+0.23 X r2 =0.99 P<0,005 B 1 2 3 4 1- Pousio/milho 2- Aveia/milho 3- Siratro 4- Lab/milho Adição de N pelas culturas em 16 anos (kg ha-1 )
  48. 48. “No tillage farming is an important technology to improving soil processes, controlling soil erosion, and reducing tillage costs, and these are sufficient reasons to promote the conversion of plow tillage to no-tillage farming, but the idea that no-tillagebut the idea that no-tillage would also enhance soilwould also enhance soil organic carbon sequestrationorganic carbon sequestration as an additional benefit of no-as an additional benefit of no- tillage technology needs atillage technology needs a careful reexamination.”careful reexamination.” H. Blanco-Canqui & Rattan Lal. SSSAJ, 72 (3):693-701. Junho, 2008
  49. 49. O seqüestro de C é uma conseqüência do sistema de manejo com alta produção de resíduos e balanço positivo de N A reposição dos nutrientes, especialmente N, exportados com a colheita é fundamental para repor as reservas de N do solo e garantir os estoques de MOS, que respondem pela fertilidade da grande maioria dos solos brasileiros.
  50. 50. Pastura asociada de B. dictyoneura/Arachis pintoi
  51. 51. Consorcio Brachiaria x Desmodium
  52. 52. Conteúdo de C no solo após 9 anos sob uma pastagem de Brachiaria humidicola, consorciação com de B. humidicola/Desmodium ovalifolium¶ , sob uma floresta secundaria adjacente e sob uma pastagem degradada na região da Mata Atlântica (Itabela, BA). Media de 3 perfis, 3 amostras por camada.
  53. 53. Año 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 Carbonoorgánicodelsuelo(gkg -1 ) 25 30 35 40 45 Cult. anuales 75% cultivos - 25% pasto 50% cultivos - 50% pasto Studdert et al. 1997 Culturas anuais sob preparo convencional Importância da rotação de culturas anuais com pastagens (G/L) para manter/aumentar o conteúdo de C orgânico de um solo (Argiudoll), durante um período de 12 anos. Balcarce, Argentina. anos Corgânicodosolo(gkg-1 )
  54. 54. Rotação lavoura-pasto Anos 75 76 78 82 86 87 88 89 90 91 92 Matériaorgânica(%) 0 2 3 4 5 Rotação contínua de soja/milho Pasto depois de lavoura Lavoura depois de pasto Sousa, et al., 1997 Años 0 2 4 6 8 10 Corgânicodelsuelo(gkg -1 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 Díaz-Zorita et al. (1997) Ciclo de culturas anuais Ciclo de pastagens perenes anos Corgânicodosolo(gkg-1 )
  55. 55. Cultura Área (Mha) Produção (Mt) N1 exportado (1000 Mg) Adubação2 efetiva (1000 Mg N) N3 FBN (1000 Mg) Ingresso4 Total de N (1000 Mg) Balanço total de N (1000 Mg N) Soja 32,09 96,24 5698 102 5.698 5.800 102 Milho 15,74 84,73 1339 612 134 745 -593 Feijão 3,03 3,19 111 109 33 142 31 Arroz 2,30 12,45 156 90 16 106 -50 Trigo 2,47 7,07 142 91 14 106 -37 Sorgo 0,72 1,97 30 20 3 23 -6 Total de culturas de grãos Grãos 56,36 205,65 7.475 1025 5.895 6.922 -552 Cultura energética Cana-de- açúcar 9,00 634,80 527 432 184 617 90 Balanço Total de N: culturas de grãos + cana- de-açúcar 8.002 1.457 (18%) 6.079 (76%) 7.539 -463 (6%) 1 O N exportado do campo com os produtos colhidos foram calculados a partir dos teores de N de cada um dos produtos (Cunha, et al., 2013). 2 O N-fertilizante efetivo corresponde a 70% da quantidade total de N que foi aplicada a cada cultura, considerando a área plantada e a dose de N aplicada (Urquiaga & Zapata, 2000; IFA,2011; Conab, 2015). 3 A contribuição da FBN foi calculada considerando os valores de 100% em soja, 35% em cana-de-açúcar, 30% em feijão e 10% nas restantes culturas (S. Urquiaga; B.J.R. Alves; C. Jantalia; R.M. Boddey- Dados não publicados). 4 O ingresso de N nas culturas é a soma do N-fertilizante efetivo aplicado e a contribuição da FBN. 5 O balanço de N foi calculado pela diferença entre o ingresso de N ao sistema e a saída do nutriente com o produto colhido. No caso da saída ou exportação de N na cultura de cana-de-açúcar considerou-se também as perdas de N com a queima da palha (5 kg N por tonelada de palha), que no último ano a área de cana queimada correspondeu a 24% da área colhida (9 Mha). Balanço de N na agricultura brasileira. Safra 2014/2015. Urquiaga et al., em preparação.
  56. 56. Doses de inoculantes consumidas na agricultura brasileira (ANPII, Solon Araújo1 , dados não publicados). 1 Comunicação pessoal. 2 A maioria é para milho e trigo, sendo que cerca de 80% do total é consumido na cultura do milho Culturas 2009 2010 2011 2012 2013 2014 --------------------------- Milhões de doses ----------------------------------- Soja 19,87 14,99 18,98 19.174 27,47 34,2 Feijão 0,252 0,221 0,147 0,27 0,477 0,339 Caupi - - - 0,189 0,239 - Gramíneas2 0,446 0,809 1,041 2,537 2,186 2,229 Outros 0,097 0,108 0,031 0,038 0,281 0,26 Total 20,66 16,13 20,2 22,21 30,65 37,03
  57. 57. É necessário aprimorar o manejo da cultura, aumentar o uso de Inoculantes e dias de campo como estratégia de TT.
  58. 58. Somos o que comemos!!!
  59. 59. Muito obrigado
  60. 60. Emissões de gases de efeito estufa no mundo IPCC Quarto Relatório (AR4) – 2007 COCO22 de fontesde fontes fósseisfósseis
  61. 61. Relação entre a concentração de carbono orgânico e nitrogênio total num Latossolo sob plantio direto, preparo convencional e floresta. Passo Fundo, RS. Nitrogênio Total (g.kg-1) 0 1 2 3 4 5 Passo Fundo: LVSisti et al., 2001)
  62. 62. • Melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo • Redução de pragas, enfermidades e ervas daninhas • Aumento da produção de cereais e forragem • Redução do risco econômico pela diversificação das atividades. A TERCEIRA REVOLUÇÃO TECNOLÓGICA DA AGRICULTURA: A INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUARIA (ILP)
  63. 63. 2005 2010 A diminuição da taxa de deflorestação da Amazônia de 19.014 a 6.418 km2 ano-1 Para 2005 foi estimado que as atividades antrópicas foram responsaveis pela emissão de 2.030 Mt CO2eq. Emissões de GEE por setor no Brasil Total de emissão estimada em 2010: 1.250 Mt CO2eq. 2,03 Pg CO2eq. 1,25 Pg CO2eq. Uma redução de 38.7 % em 5 anos! 35% 16% 57% 20% 32% 22% 11%7%
  64. 64. PLANTIO DIRETO “No tillage farming is an important technology to improving soil processes, controlling soil erosion, and reducing tillage costs, and these are sufficient reasons to promote the conversion of plow tillage to no-tillage farming, but the idea that no-tillagebut the idea that no-tillage would also enhance soil organicwould also enhance soil organic carbon sequestration as ancarbon sequestration as an additional benefit of no-tillageadditional benefit of no-tillage technology needs a carefultechnology needs a careful reexamination.”reexamination.” H. Blanco-Canqui & Rattan Lal. SSSAJ, 72 (3):693-701. Junho, 2008
  65. 65. Contribuição relativa de gases provenientes de atividades antrópicas ao efeito estufa (adaptado de Krupa, 1997)
  66. 66. O solo é uma importante reserva de carbono da terra Sistemas Agrícolas: mitigação das emissões de CO2. Biota 560 Pg C Solo 2300 Pg 1550 Pg 750 Pg Oceanos 38000 Pg Geológica 5000 Pg 4000 Pg carvão 500 Pg petróleo 500 Pg gás Atmosfera 760 Pg (Lal,1999)
  67. 67. Massa de nódulos secos de 5 plantas de feijão-caupi em experimento de campo para avaliação de diferentes doses de P. 35 dias após o plantio.
  68. 68. 170 80 80 A Green Manure Urea + Polymer Urea Controle TotalNitrogenAccumulated(kgha-1) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 A A B DryMatter(Mgha-1) 0 5 10 15 20 25 A A A B Drymatter(Mgha-1 )Totalnitrogemaccumulated(Mgha-1 ) Control Influence of Canavalia ensiformis and urea on the biomass yield of Elephant grass Cameroon. Abril-sept, 2011. Acrisol soil.
  69. 69. The very low values of N2O emission rates in Ferralsols (Latossolos) are closely associated with the high drainage rate of these soils and with the high evapo-transpiration rate in tropical regions Water infiltration in an Oxisol (Latossolo Vermelho), Sto Antonio de Goiás, GO. Soils which are flooded for less than one day do not show enough decrease in redox potential to reduce significantly the NO3 - content (Sposito, 1989).
  70. 70. P a sto s d eg ra d a d o s Redução de riscos de erosão
  71. 71. 79
  72. 72. Soja com baixa produtividade
  73. 73. ESTILOSANTES CAMPO GRANDE U M P A R C EIR O D A SU ST EN T A B ILID A D E !
  74. 74. Terraço Sintomas de nematoses na soja Pratylenchus brachyurus
  75. 75. La Revolución Verde (Años 60): Tecnología basada en: . Mejoramiento genético de plantas . Uso intensivo de fertilizantes
  76. 76. Consumo global anual de N-fertilizante de 1960 a 2015Consumo global anual de N-fertilizante de 1960 a 2015 Fonte: (IFA, 2014 e IFA-DATA 2016). (f) previsão
  77. 77. Consumo de fertilizantes nitrogenados no BrasilConsumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil Fonte: (IFA-DATA 2016, IPNI, 2016).
  78. 78. Consumo de energía fósil pelo uso dos tres maiores nutrientes minerais das culturas Aplicação Transporte Embalagem Produção
  79. 79. 1 kg de N fertilizante 10.7 kg de gases equivalente de CO2 Adubação com N industrial 4,3 kg de gases eq.CO2 6,4 kg de gases eq.CO2 Síntese + transporte N2O
  80. 80. Crescimento da população no mundo 14% da população mundial sofre de má nutrição = 900 Mhab (A maioria em Ásia). No Sub-Saara a fome prevalece acima de 30% da população. FAO (2003, 2004) Época/anos População (Mhab) Romana 250 Renascimento 500 1810 1000 1830 2000 1975 4000 2005 6000 2055 8000
  81. 81. Limitada disponibilidade de solos férteis
  82. 82. Baixa tecnologia agrícola (No fertilização): Pobreza y subdesenvolvimento > fome

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