Produção vegetal

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Princípios agronómicos da produção vegetal

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Produção vegetal

  1. 1. Produção vegetal: Princípios Agronómicos Pedro Aguiar Pinto | Secção de Agricultura11 de Novembro de 2011 | Instituto Superior de Agronomia
  2. 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. 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. 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. 5. • Ervas com semente• Árvores de fruto com semente• Erva verde Reparticipação dos principais tipos de produções vegetais em Portugal| 5
  6. 6. Agricultura e AgronomiaAgricultura 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
  7. 7. Análises ecológicas | 7
  8. 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
  9. 9. O modelo de cultura | 9
  10. 10. A competição é adaptada aos recursos disponíveis Texto Texto Redução do risco em olival| 10
  11. 11. TextoTexto Eliminação da competição| 11
  12. 12. Radiaçãosolar Ambiente aéreo Metano Reflexão Produtos vegetais Plantas Animais Produtos animais Dejecções Senescência Solo Fluxo de energia num ecossistema natural | 12
  13. 13. Radiação solar Ambiente aéreo Metano Reflexão Processamento ProdutosCombustível vegetais ColheitaMáquinas 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. 14. Food security refers to the availability of foodand ones access to itFood safety is a scientific disciplinedescribing handling, preparation, and storageof food in ways that prevent foodborne illness. Segurança alimentar | 14
  15. 15. 6000000 World 6,974,025,241 1,3%.ano-1 12:26UTC Nov 10, 2011 http://www.census.gov/main/www/popclock.html5000000400000030000002000000 1920 1940 1960 1980 2000 População mundial | 15
  16. 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. 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 932Arroz 155736 602266 3867 87768 23 3 597Milho 139173 604572 4344 75905 20 2 780Cevada 55570 129408 2329 59274 16 867Sorgo 42373 60274 1422 22370 6 249Milho painço 36113 26952 746 13041 3 124Aveia 14381 24480 1702 38995 10 148Batata 19150 305147 15935 102080 27 514Mandioca 16638 168339 10118 58335 15 255 Produção de alimentos| 17
  18. 18. 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 225438 214886 681916 585145 3025 77241 2723 69534 18 20 17% 43 932 582Arroz 155736 155736 678688 602266 3867 87768 4204 95422 23 25 43 597 053Milho 139173 604572 4344 75905 20 13% 2 780Cevada 55570 129408 2329 59274 16 867Sorgo 42373 60274 1422 22370 6 249Milho painço 36113 26952 746 13041 3 124Aveia 14381 24480 1702 38995 10 148Batata 19150 305147 15935 102080 27 514Mandioca 16638 168339 10118 58335 15 255 Produção de alimentos| 18
  19. 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
  20. 20. Fome longe | 20
  21. 21. Jornal de Notícias, 28.Set.2010 Fome perto | 21
  22. 22. Conservação da produção vegetal | 22
  23. 23. Análises ecológicas | 23
  24. 24. Uma cadeia trófica LUZERNA VACA HOMEM num sistema agrícola simples: Produtor primário Consumidor primário Produtor secundário Produtores primários LUZERNA INFESTANTESConsumidoresprimários 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. 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
  26. 26. CulturaHomem Sistema do tipo 1 | 26
  27. 27. Pastagem AnimalHomem Sistema do tipo 3 | 27
  28. 28. Ecosistema Área Min Max Média Floresta de chuva tropical 17 1000 3000 2200 Floresta tropical (c/ alternância de estações) 7,5 1000 2500 1600 Floresta temperada de folha persistente 5 600 2500 1300 Floresta temperada de folha caduca 7 600 2500 1200 Floresta boreal 12 400 2000 800 Vegetação arbustiva e arbórea (charneca) 8,5 250 1200 700 Savana 15 200 2000 900 Pradaria temperada 9 200 1500 600 Produtividade Tundra e Alpino 8 10 400 140primária líquida Deserto e semi-deserto 18 10 250 90 mundial Deserto extremo, rocha, areia e gelo 24 0 10 3 Terra cultivada 14 100 3500 650 g/m2/ano Pântanos e turfeiras 2 800 3500 2000 Lagos e cursos de água 2 100 1500 250 Total continental 149 773 Oceano aberto 332 2 400 125 Baixios 0,5 400 1000 500 Plataforma continental 26,6 200 600 360 Leitos de algas e recifes 0,6 500 4000 2500 Estuários 1,4 200 3500 1500 Total marinho 361 152 Total geral 510 333 Produtividade primária líquida mundial | 28
  29. 29. Distribuição climática de Koppen| 29
  30. 30. Limite inferior Limite superior Intervalo de tolerância de tolerância óptimoAlto Zona de Zona de Zona de Zona de Área de maior abundância intolerânci stress stress intolerânci fisiológico fisiológicoPopulação 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. 31. • Homeotermia – Capacidade de manter uma temperatura corporal constante, face a temperaturas ambientais flutuantes• Poiquilotermia – Incapacidade de regular a temperatura corporal Regulação térmica | 31
  32. 32. Biomas | 32
  33. 33. Corn Belt | 33
  34. 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. 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 Oxigénio0,001 0,01 0,1 1 10 100 Abundância relativa de elementos (%) Escala logarítmica Abundância relativa de nutrientes| 35
  36. 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
  37. 37. Carta de solos de Portugal | 37
  38. 38. Carta de capacidade de uso do solo| 38
  39. 39. Semente | 39
  40. 40. Sementeira | 40
  41. 41. Abrolhamento | 41
  42. 42. Perda de água Temperatura do ar Trocas de CO2 e H2O Balanço da radiação líquida e visívelSuperfície do solo Temperatura do solo N, P, K, etc. H2O Crescimento vegetal | 42
  43. 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. 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
  45. 45. Espectro de radiação solar | 45
  46. 46. Influência da inclinação e exposição da superfície | 46
  47. 47. Diferentes arquitecturas | 47
  48. 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. 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. 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. 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 1.10Valor do produto = massa do produto / massa de glucose Valor do produto | 51
  52. 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. 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. 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 nacionaisProdução (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. 55. 1961 1970 1980 1990 2000 6357 6227 6333 8838 9102Arroz Espanha Austrália Espanha Austrália Egipto 7247 8076 4673 13793 14564Milho Suiça N. N. Israel Jordânia Zelândia Zelândia 4121 4546 6202 8531 8398Trigo Dinamarca Holanda Holanda Irlanda Holanda 2103 2085 2640 3359 3579Soja Canadá Canadá Itália Itália ItáliaCana de 154492 141578 121118 117301 119572Açúcar Peru Peru Quénia Quénia Peru 28040 31500 36924 40206 46458Batata Holanda Suiça Bel-Lux Holanda Holanda Evolução da produtividade média mais elevada | 55
  56. 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 5840 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 7 Como é que a produtividade aumentou assim? | 56
  57. 57. A “Revolução Verde” Irrigação de alto rendimento Agroquímicos Mecanização Evolução tecnológica | 57
  58. 58. Cultivares antigas e recentes | 58
  59. 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
  60. 60. O trabalho do campo O trabalho do solo | 60
  61. 61. O trabalho do campo pode ser harmonioso e bucólico, mas também é, seguramente, penosoParedes deCoura,Mozelos. “VezeirasOliveira, E.V et al., 1983 Penosidade do trabalho| 61
  62. 62. Efeito da mecanização na produtividade do trabalho ProdutividadeTractor 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
  63. 63. Execução das operações na folha de cultura Trabalho linear | 63
  64. 64. Trabalho em faixas paralelas | 64
  65. 65. Economias de escala | 65
  66. 66. Economias de escala | 66
  67. 67. A forma circular imposta pelas novas técnicas de irrigação | 67
  68. 68. Rega | 68
  69. 69. Procurando diversidade| 69
  70. 70. A diversidade vegetal• Conssociações • Pastagens biodiversas• Rotações Diversidade| 70
  71. 71. S-C-L-C 1.º ano 2.º ano 3.º ano 4.º anoFolha 1 Milho Trigo Fava CevadaFolha 2 Trigo Fava Cevada MilhoFolha 3 Fava Cevada Milho TrigoFolha 4 Cevada Milho Trigo Fava Rotações | 71
  72. 72. Cultura em faixas | 72
  73. 73. Agroforestry | 73
  74. 74. Produtos vegetais Grãos secos Frutos Hortaliças Flores Verde Órgãos verdes Feno Forragens Silagem Desidratada Outros Uvas, Azeitonas Madeira, Cortiça, Pinhas, Resina Produtos vegetais | 74
  75. 75. Conservação de cereais | 75
  76. 76. Colheita de couves | 76
  77. 77. Vindima mecânica | 77
  78. 78. Descortiçamento | 78

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