Producaovegetal2015

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Produção vegetal : Agronomia

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Producaovegetal2015

  1. 1. 27 de Novembro de 2015| Instituto Superior de Agronomia Agronomia da produção vegetal Pedro Aguiar Pinto | Secção de Agricultura
  2. 2. Sumário 2 1.  Produção vegetal 2.  Cultura 3.  Objectivos da produção 4.  Sistemas de produção 5.  Processo produtivo 6.  Progresso técnico-científico 7.  Procura de equilíbrio 8.  Produtos vegetais
  3. 3. 2 | 3 1. Produção vegetal
  4. 4. 1. Produção vegetal 4 1.  Produção vegetal –  Vegetal • Vegetābilis – (lat.) capaz de viver e crescer –  Produção • Prōductiōn – (lat.) aumento de comprimento –  Cultura • Cultūra – (lat.) lavrar, terra que é lavrada
  5. 5. Ervas com semente | 5 (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
  6. 6. Produção | 6 (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
  7. 7. Trabalho | 7 van Gogh, The End of the Day (after Millet), November 1889. Oil on canvas, 72 x 94 cm. Menard Art Museum, Komaki.
  8. 8. Agricultura e Agronomia | 8 Agricultura e Agronomia Agricultura As culturas que se praticam e o modo como são cultivadas são decisões humanas, dependendo também da utilidade dos produtos, custos de produção e risco envolvido Objectivo principal:
 produção de alimentos e fibra Agronomia A produção de materiais orgânicos nos campos agrícolas depende das capacidades fisiológicas das plantas e animais e do ambiente em que crescem. Estas matérias são sujeito de análises ecológicas, baseadas em princípios biológicos, químicos e físicos.
  9. 9. Principais produções vegetais | 9 •  Ervas com semente •  Árvores de fruto com semente •  Erva verde •  Grãos •  Cereais •  Leguminosas para grão •  Árvores de fruto com semente •  Pomóideas •  Citrinos •  Vinha •  Olival •  Hortaliças •  Forragens e pastagens
  10. 10. 2 | 10 2.  Cultura
  11. 11. 2. Cultura | 11 2.  Cultura –  Propriedades • Homogeneidade • Reduzida competição intra-específica • Elevada competição entre espécies • Risco
  12. 12. O modelo de cultura | 12 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
  13. 13. O modelo de cultura | 13
  14. 14. Redução do risco em olival| 14 Texto Texto A competição é adaptada aos recursos disponíveis
  15. 15. Eliminação da competição| 15 Texto Texto
  16. 16. Fluxo de energia num ecossistema natural | 16 Solo Ambiente aéreo Animais Senescência Produtos vegetais Produtos animais Plantas Dejecções Radiação solar Reflexão Metano
  17. 17. Subsídio de energia Solo Ambiente aéreo Animais Senescência, doenças e pragas Produtos vegetais Produtos animais Dejecções Radiação solar Reflexão Metano Processamento Conservação Colheita Máquinas Pesticidas Irrigação Fertilização Combustível Exportação Cultura Fluxo de energia num ecossistema agrícola | 17
  18. 18. 2 | 18 3.  Objectivos da produção
  19. 19. 3. Objectivos da produção | 19 3.  Objetivos da produção –  Segurança alimentar • Food safety • Food security –  Alimentação »  Suficiência –  Desperdício
  20. 20. Segurança alimentar | 20 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.
  21. 21. População mundial | 21 2000000 3000000 4000000 5000000 6000000 1920 1940 1960 1980 2000 World 7,287,608,500 121:50UTC Nov 26, 2015 http://www.census.gov/# 1,1%.ano-1
  22. 22. Requisitos alimentares | 22 Requisitos alimentares (RDA’s) • Diários – Energia: 10,5 MJ (2500 kcal) energia digestível – Proteína: 
 50 g prot. dig.
 (8g N = 50/6,25) • Anuais –  Energia: • 3,8 GJ.ano-1 –  Proteína: • 18,2 kg.ano-1
 (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.
  23. 23. Produção de alimentos| 23 Cereais 48% Raízes e tubérculos 4% Leguminosas 8% Oleaginosas 6% Outras 34% Cultura Área Produção Produtividade Energia bruta Capacidade sustentação População 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 (1999)
  24. 24. Produção de alimentos| 24 Cereais 48% Raízes e tubérculos 4% Leguminosas 8% Oleaginosas 6% Outras 34% Cultura Área Produção Produtividade Energia bruta Capacidade sustentação População potencial (x1000 ha) (*1 000 t) (kg/ha) MJ/ha (pessoas/ha) (x 1 000 000) Trigo 461 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 (2013) 218461 164722 745700 713183 3265 4527 83362 4 792 102742 22 27 4 454 20% 17%
  25. 25. Composição da dieta alimentar humana à escala mundial | 25 Arroz 21% Trigo 20% Milho 5% Outros cereais 10% Mandioca 2% Açúcar 7% Gorduras e óleos 9% Frutos e hortícolas 10% Carne e peixe 11% Batatas e inhame 5%
  26. 26. Fome longe | 26
  27. 27. Fome perto | 27 Jornal de Notícias, 28.Set.2010
  28. 28. Conservação da produção vegetal | 28
  29. 29. Zero desperdício Expresso, 21 Nov 2015
  30. 30. Conservação da produção vegetal | 30 Dimensão do desperdício alimentar • 100 000 000 t / ano UE • 500 000 000 habitantes (UE) • 500 kg / habitante • 1,4 kg/habitante /dia
  31. 31. 2 | 31 4.  Sistemas de produção
  32. 32. 4. Sistemas de produção | 32 4.  Sistemas de produção –  Cadeias tróficas • Dependência ambiental –  Zonas agro-climáticas –  Solo, nutrientes, sementes e propágulos
  33. 33. Teia trófica| 33 Produtores primários Consumidores secundários Consumidores primários A situação torna-se mais complexa quando outras populações são consideradas na comunidade "LUZERNA": LUZERNA INFESTANTES AFÍDEOS GAFANHOTOS COELHOS LEITE FAISÕES RAPOSAS DECOMPOSITORES HOMEMPARDAIS CARNE VACAS LUZERNA VACA HOMEM Produtor primário Consumidor primário Produtor secundário Uma cadeia trófica num sistema agrícola simples:
  34. 34. Cadeias tróficas básicas em Agricultura | 34 Adaptado de Loomis e Connor (1992) Cultura Cultura Pastagem Cultura Pastagem Homem Animal Animal Animal Homem Homem Homem 18 (trigo) 4 (milho-porco) 7 (leite) Capacidade de sustentação (pessoas/ha) Tipo 1 Tipo 2 Tipo3 Tipo 4
  35. 35. Sistema do tipo 1 | 35 Cultura Homem Sistema do tipo 3 | 35
  36. 36. Sistema do tipo 3 | 36 Pastagem Animal Homem
  37. 37. Produtividade primária líquida mundial | 37
  38. 38. Distribuição climática de Koppen| 38
  39. 39. Distribuição de organismos | 39 Distribuição de organismos ao longo de um gradiente físico Zona de intolerânci a Espécie ausente Baixa população Baixa população Zona de stress fisiológico Zona de stress fisiológico Zona de intolerânci a Espécie ausente Baixo AltoGradiente Intervalo óptimo Limite superior de tolerância Limite inferior de tolerância PopulaçãoBaixoAlto Áreademaiorabundância
  40. 40. Regulação térmica | 40 • Homeotermia – Capacidade de manter uma temperatura corporal constante, face a temperaturas ambientais flutuantes • Poiquilotermia – Incapacidade de regular a temperatura corporal
  41. 41. Biomas | 41
  42. 42. Corn Belt | 42
  43. 43. Nicho ecológico| 43 •  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
  44. 44. Abundância relativa de nutrientes| 44 46 0,03 0,13 0,09 28 25 0,009 74 11 10 2,2 0,5 2,6 0,2 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Oxigénio Carbono Hidrogénio Azoto Silício Outros elementos Fósforo Abundância relativa de elementos (%) Na terra e na atmosfera Nos organismos vivos Escala logarítmica
  45. 45. Perfil do solo | 45 • 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
  46. 46. Carta de solos de Portugal | 46
  47. 47. Carta de capacidade de uso do solo| 47
  48. 48. Semente | 48
  49. 49. Sementeira | 49
  50. 50. Abrolhamento | 50
  51. 51. Crescimento vegetal | 51 N, P, K, etc. Superfície do solo Balanço da radiação líquida e visível Trocas de CO2 e H2O Perda de água Temperaturadoar H2O Temperaturadosolo
  52. 52. 2 | 52 5.  Processo produtivo
  53. 53. 5. Processo produtivo | 53 5.  Processo produtivo •  “Harvesting the sun” •  Do sol ao alimento
  54. 54. Energia solar | 54 • 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
  55. 55. Inclinação do ângulo de incidência | 55 • 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
  56. 56. Espectro de radiação solar | 56
  57. 57. Influência da inclinação e exposição da superfície | 57
  58. 58. Diferentes arquitecturas | 58
  59. 59. 3 sistemas fotossintéticos | 59 •  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.
  60. 60. Síntese do processo central da fotossíntese | 60 •  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.
  61. 61. Respiração | 61 •  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)
  62. 62. Valor do produto | 62 Composto Valor do Produto Amido, celulose 0.83 Proteína (a partir de NO3-) 0.40 Proteína (a partir de NH4+) 0.62 Lípido 0.33 Ácidos orgânicos 1.10 Valor do produto = massa do produto / massa de glucose
  63. 63. Índice de colheita | 63 •  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
  64. 64. Fluxo de energia na produção de uma cultura | 64 Fotossíntese bruta (66) Utilizada pela cultura (652) Radiação fotossinteticamente activa (837) Energia radiante disponível (1674) Fotossíntese líquida (44) 50% 78% 10% 66% 2,6% 108J.ha-1.dia-1
  65. 65. 2 | 65 6.  Progresso técnico-científico
  66. 66. 6. Progresso técnico-científico| 66 6.  Progresso técnico-científico •  Produtividade •  Genética •  Nutrição vegetal •  Protecção de plantas •  Trabalho •  Riscos
  67. 67. França México Formosa Ceilão IndonésiaTailândia Índia Filipinas Itália USA Canadá URSS AustráliaPaquistão Índia 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Anos Produção(t/ha) Arroz, Japão Trigo, Reino Unido Evolução histórica da produtividade do arroz, no Japão e do trigo, no Reino Unido. Outras produtividades nacionais referentes a 1968 (Evans, 1982) Actualização de alguns casos a 1999 (FAO, 2000) Evolução histórica da produtividade | 67 Japão, 99 Tailândia, 99 Reino Unido, 99 França, 99 URSS, 99
  68. 68. Evolução da produtividade média mais elevada | 68 1961 1970 1980 1990 2000 Arroz 6357 Espanha 6227 Austrália 6333 Espanha 8838 Austrália 9102 Egipto Milho 4673 Suiça 7247 N. Zelândia 8076 N. Zelândia 13793 Israel 14564 Jordânia Trigo 4121 Dinamarca 4546 Holanda 6202 Holanda 8531 Irlanda 8398 Holanda Soja 2103 Canadá 2085 Canadá 2640 Itália 3359 Itália 3579 Itália Cana de Açúcar 154492 Peru 141578 Peru 121118 Quénia 117301 Quénia 119572 Peru Batata 28040 Holanda 31500 Suiça 36924 Bel-Lux 40206 Holanda 46458 Holanda
  69. 69. Como é que a produtividade aumentou assim? | 69 58 47 21 8 8 5 -23 -8 -7 -8 -28 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 Introdução de cultivares melhoradas Acréscimo de aplicação de fertilizantes comerciais Redução da aplicação de estrumes e matéria orgânica Aumento do controlo de doenças e paragas Melhoria da determinação da data de sementeira Melhoria do arranjo espacial das plantas Agravamento dos problemas de erosão Alteração de sequências culturais (Intensificação) Acréscimo de mecanização da cultura Aparecimento de novas doenças e pragas Outros factores negativos não identificados Genética e Melhoramento Química Fitopatologia Fisiologia Climatologia Mecânica Impacto percentual de factores tecnológicos, culturais e de gestão na duplicação da produtividade do milho. (Minnesota, 1930-79) . Adaptado de Stoskopf (1984)
  70. 70. Evolução tecnológica | 70 A “Revolução Verde” Irrigação de alto rendimento Agroquímicos Mecanização
  71. 71. Cultivares antigas e recentes | 71
  72. 72. Ideótipo | 72 •  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.
  73. 73. O trabalho do solo | 73 O trabalho do campo
  74. 74. Penosidade do trabalho| 74 O trabalho do campo pode ser harmonioso e bucólico, mas também é, seguramente, penoso Paredes deCoura, Mozelos. “Vezeiras Oliveira, E.V et al., 1983
  75. 75. Produtividade do trabalho | 75 Produtividade 38,00 2,50 0,17 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 Tempo (dias) Produtividade 38,00 2,50 0,17 Homem com enxada Parelha e charrua Tractor e charrua de 2 ferros Efeito da mecanização na produtividade do trabalho
  76. 76. Trabalho linear | 76 Execução das operações na folha de cultura
  77. 77. Trabalho em faixas paralelas | 77
  78. 78. Economias de escala | 78
  79. 79. Economias de escala | 79
  80. 80. A forma circular imposta pelas novas técnicas de irrigação | 80
  81. 81. Rega | 81
  82. 82. 2 | 82 7.  Procura de equilíbrio
  83. 83. Procurando diversidade| 83
  84. 84. Monotonia e diversidade| 84 A diversidade vegetal •  Conssociações •  Pastagens biodiversas •  Rotações
  85. 85. Rotações | 85 S-C-L-C 1.º ano 2.º ano 3.º ano 4.º ano Folha 1 Milho Trigo Fava Cevada Folha 2 Trigo Fava Cevada Milho Folha 3 Fava Cevada Milho Trigo Folha 4 Cevada Milho Trigo Fava
  86. 86. Cultura em faixas | 86
  87. 87. Agroforestry | 87
  88. 88. 2 | 88 8.  Produtos vegetais
  89. 89. Produtos vegetais | 89 Produtos vegetais Grãos secos Órgãos verdes Outros Uvas, Azeitonas Madeira, Cortiça, Pinhas, Resina Frutos Hortaliças Flores Forragens Verde Feno Silagem Desidratada
  90. 90. Conservação de cereais | 90
  91. 91. Colheita de couves | 91
  92. 92. Vindima mecânica | 92
  93. 93. Descortiçamento | 93

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