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Carregado porPedro Aguiar Pinto
Princípios agronómicos da Producao vegetal 2014
O documento aborda a produção vegetal, incluindo princípios agronômicos, objetivos e sistemas de produção. Define conceitos fundamentais, como segurança alimentar e as variáveis ambientais que afetam a agricultura. Também detalha as cadeias tróficas e as características das culturas, visando a maximização da produção de alimentos e fibras.
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- 1. Produção vegetal: PrincípiosAgronómicos Pedro Aguiar Pinto | Secção de Agricultura 28 de Novembro de 2014 | Instituto Superior de Agronomia
- 2. Sumário 2 1.Produção vegetal 2. Cultura 3. Objectivos da produção 4. Sistemas de produção 5. Processo produtivo 6. Progresso técnico-científico
- 3.
- 4. 1. Produção vegetal4 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. (depois de tercriado 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 | 5
- 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 Produção | 6
- 7.
- 8. Agricultura e Agronomia Agricultura Agricultura e Agronomia | 8 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. 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.
- 11. 2. Cultura |11 2. Cultura – Propriedades • Homogeneidade • Reduzida competição intra-específica • Elevada competição entre espécies • Risco
- 12. O modelo decultura | 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. O modelo decultura | 13
- 14. Redução do riscoem olival| 14 A competição é adaptada aos recursos disponíveis Texto Texto
- 15. Eliminação da competição|15 Texto Texto
- 16. Ambiente aéreo Solo Animais Fluxo de energia num ecossistema natural | 16 Senescência Produtos vegetais Produtos animais Plantas Dejecções Radiação solar Reflexão Metano
- 17. Subsídio de energia Ambiente aéreo Solo Animais Senescência, doenças e pragas Produtos vegetais Produtos animais Dejecções Radiação solar Reflexão Metano Processamento Conservação Colheita Combustível Máquinas Pesticidas Irrigação Fertilização Exportação Cultura Fluxo de energia num ecossistema agrícola | 17
- 18.
- 19. 3. Objectivos daprodução | 19 3. Objetivos da produção – Segurança alimentar • Food safety • Food security – Alimentação » Suficiência – Desperdício
- 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. 1,1%.ano-1 População mundial| 21 6000000 5000000 4000000 3000000 2000000 World 7,207,452,400 12:37UTC Nov 26, 2014 http://www.census.gov/# 1920 1940 1960 1980 2000
- 22. Requisitos alimentares (RDA’s) • Diários – Energia: 10,5 MJ Requisitos alimentares | 22 (2500 kcal) energia digestíve l – 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. Cereais 48% Produçãode alimentos (1999) Raízes e tubérculos 4% Produção de alimentos| 23 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 214886 585145
- 24. Cereais 48% Produçãode alimentos (2013) Raízes e tubérculos 4% Produção de alimentos| 24 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) 218461 713183 3265 Trigo 461 585145 2723 69534 18 3 932 Arroz 164722 155736 745700 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 585145 4527 83362 4 792 102742 22 27 4 454 20% 17%
- 25. Arroz 21% Trigo 20% Milho 5% Outros cereais 10% Composição da dieta alimentar humana à escala mundial | 25 Frutos e hortícolas Açúcar 7% Mandioca 2% Gorduras e óleos 9% 10% Carne e peixe 11% Batatas e inhame 5%
- 26.
- 27. Jornal de Notícias,28.Set.2010 Fome perto | 27
- 28. Conservação da produçãovegetal | 28
- 29. Dimensão do desperdícioalimentar • 100 000 000 t / ano UE • 500 000 000 habitantes (UE) • 500 kg / habitante • 1,4 kg/habitante /dia Conservação da produção vegetal | 29
- 30.
- 31. 4. Sistemas deprodução | 31 4. Sistemas de produção – Cadeias tróficas • Dependência ambiental – Zonas agro-climáticas – Solo, nutrientes, sementes e propágulos
- 32. LUZERNA VACA HOMEM PARDAIS HOMEM Teia trófica| 32 Produtores primários Consumidores primários Consumidores secundários A situação torna-se mais complexa quando outras populações são consideradas na comunidade "LUZERNA": LUZERNA INFESTANTES AFÍDEOS GAFANHOTOS COELHOS LEITE FAISÕES RAPOSAS DECOMPOSITORES CARNE VACAS Produtor primário Consumidor primário Produtor secundário Uma cadeia trófica num sistema agrícola simples:
- 33. Tipo 1 Tipo2 Tipo3 Tipo 4 Cultura Cultura Pastagem Cultura Pastagem Adaptado de Loomis e Connor (1992) Cadeias tróficas básicas em Agricultura | 33 Homem Animal Animal Animal Homem Homem Homem 18 (trigo) 4 (milho-porco) 7 (leite) Capacidade de sustentação (pessoas/ha)
- 34. Sistema do tipo1 | 34 Cultura Homem
- 35. Sistema do tipo3 | 35 Pastagem Animal Homem
- 36. Ecosistema Área MinMax Floresta de chuva tropical 17 1000 3000 Floresta tropical (c/ alternância de estações) 7,5 1000 2500 Floresta temperada de folha persistente 5 600 2500 Floresta temperada de folha caduca 7 600 2500 Floresta boreal 12 400 2000 Vegetação arbustiva e arbórea (charneca) 8,5 250 1200 Savana 15 200 2000 Pradaria temperada 9 200 1500 Tundra e Alpino 8 10 400 Deserto e semi-deserto 18 10 250 Deserto extremo, rocha, areia e gelo 24 0 10 Terra cultivada 14 100 3500 Pântanos e turfeiras 2 800 3500 Lagos e cursos de água 2 100 1500 Total continental 149 Oceano aberto 332 2 400 Baixios 0,5 400 1000 Plataforma continental 26,6 200 600 Leitos de algas e recifes 0,6 500 4000 Estuários 1,4 200 3500 Total marinho 361 Total geral 510 Média 2200 1600 1300 1200 800 700 900 600 140 90 3 650 2000 250 772,9 125 500 360 2500 1500 152,1 333,4 Produtividade primária líquida mundial | 36 Produtividade primária líquida mundial g/m2/ano
- 37. Distribuição climática deKoppen| 37
- 38. Intervalo óptimo Limitesuperior de tolerância Limite inferior de tolerância Distribuição de organismos ao longo de um gradiente físico Distribuição de organismos | 38 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 Gradiente Alto Baixo População Alto Área de maior abundância
- 39. • Homeotermia –Capacidade de manter uma temperatura corporal constante, face a temperaturas ambientais flutuantes • Poiquilotermia – Incapacidade de regular a Regulação térmica | 39 temperatura corporal
- 40.
- 41.
- 42. • O conceitode 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| 42
- 43. 46 Na terra e na atmosfera Nos organismos vivos 25 10 Fósforo Outros elementos Silício Azoto Hidrogénio Carbono Abundância relativa de nutrientes| 43 0,03 0,09 0,13 28 0,009 74 11 2,2 0,5 2,6 0,2 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Oxigénio Abundância relativa de elementos (%) Escala logarítmica
- 44. Perfil do solo| 44 • 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
- 45. Carta de solosde Portugal | 45
- 46. Carta de capacidadede uso do solo| 46
- 47.
- 48.
- 49.
- 50. Crescimento vegetal |50 Balanço da radiação líquida e visível N, P, K, etc. Superfície do solo Perda de água Trocas de CO2 e H2O Temperatura do ar H2O Temperatura do solo
- 51.
- 52. 5. Processo produtivo| 52 5. Processo produtivo • “Harvesting the sun” • Do sol ao alimento
- 53. • Constante solar – O sol irradia aprox. 56x1026 cal.min-1 – A energia incidente por unidade de Energia solar | 53 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
- 54. • Inclinação doângulo de incidência – Tempo Inclinação do ângulo de incidência | 54 • 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
- 55. Espectro de radiaçãosolar | 55
- 56. Influência da inclinaçãoe exposição da superfície | 56
- 57.
- 58. 3 sistemas fotossintéticos| 58 • 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.
- 59. • 2H2O ----->4e- + 4H+ + O2 – reacção luminosa (fotólise da água) • CO2 + 4e- + 4H+ -----> (CH2O) + H2O – reacção não-luminosa (redução de C) Síntese do processo central da fotossíntese | 59 • o substracto pode ser outro.
- 60. • 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 | 60
- 61. Composto Valor doProduto Valor do produto | 61 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
- 62. • Harvest Index(HI) (Índice de colheita) – Fracção de biomassa que constitui a produção Índice de colheita | 62 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
- 63. Fotossíntese bruta (66) Utilizada pela cultura (652) Radiação fotossinteticamente activa (837) Fluxo de energia na produção de uma cultura | 63 Energia radiante disponível (1674) Fotossíntese líquida (44) 50% 78% 10% 66% 2,6% 108J.ha-1.dia-1
- 64.
- 65. 6. Progresso técnico-científico • Produtividade 6. Progresso técnico-científico| 65 • Genética • Nutrição vegetal • Protecção de plantas • Trabalho • Riscos
- 66. Reino Unido, 99 França, 99 Japão, 99 França México Formosa Ceilão Tailândia Indonésia Índia Filipinas Itália USA Canadá URSS Paquistão Austrália Índia 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Tailândia, 99 URSS, 99 800 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 | 66
- 67. 1961 1970 1980 1990 2000 Evolução da produtividade média mais elevada | 67 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
- 68. Impacto percentual defactores tecnológicos, culturais e de gestão na duplicação da produtividade do milho. (Minnesota, 1930-79) . Adaptado de Stoskopf (1984) 58 47 Mecânica Fisiologia Climatologia 21 8 8 Fitopatologia Química Genética e Melhoramento Como é que a produtividade aumentou assim? | 68 5 -23 -8 -7 -8 -28 Outros factores negativos não identificados Aparecimento de novas doenças e pragas Acréscimo de mecanização da cultura Alteração de sequências culturais (Intensificação) Agravamento dos problemas de erosão Melhoria do arranjo espacial das plantas Melhoria da determinação da data de sementeira Aumento do controlo de doenças e paragas Redução da aplicação de estrumes e matéria orgânica Acréscimo de aplicação de fertilizantes comerciais Introdução de cultivares melhoradas -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70
- 69. Evolução tecnológica |69 A “Revolução Verde” Irrigação de alto rendimento Agroquímicos Mecanização
- 70. Cultivares antigas erecentes | 70
- 71. • Comparação entreum 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 | 71
- 72. O trabalho docampo O trabalho do solo | 72
- 73. O trabalho docampo pode ser harmonioso e bucólico, mas também é, seguramente, penoso Penosidade do trabalho| 73 Paredes deCoura, Mozelos. “Vezeiras Oliveira, E.V et al., 1983
- 74. Efeito da mecanizaçãona produtividade do trabalho Homem com enxada Parelha e charrua Tractor e charrua de 2 ferros Produtividade 38,00 2,50 0,17 Produtividade do trabalho | 74 Produtividade 38,00 2,50 0,17 Tractor e charrua de 2 ferros Parelha e charrua Homem com enxada 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 Tempo (dias)
- 75. Trabalho linear |75 Execução das operações na folha de cultura
- 76. Trabalho em faixasparalelas | 76
- 77.
- 78.
- 79. A forma circularimposta pelas novas técnicas de irrigação | 79
- 80.
- 81.
- 82. Monotonia e diversidade|82 A diversidade vegetal • Conssociações • Pastagens biodiversas • Rotações
- 83. Rotações | 83 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
- 84.
- 85.
- 86. Frutos Hortaliças Flores Forragens Verde Feno Silagem Desidratada Produtos vegetais | 86 Produtos vegetais Grãos secos Órgãos verdes Outros Uvas, Azeitonas Madeira, Cortiça, Pinhas, Resina
- 87.
- 88.
- 89.
- 90.