Acúmulo de nutrientes e formação de colheita

Importância da desnutrição no mundo Aspectos básicos da nutrição para produção de biomassa Solos tropicais e a exigências nutricionais das culturas Aspectos da adubação para atendimento da nutrição das plantas Aspectos básicos para otimizar a formação da colheita Eficiência nutrional : produzir mais com menos

Importância da desnutrição no mundo

Alguns dos principais fatores de risco de mortes a nível mundial no ano 2000 Desnutrição ≈ 30 milhões de mortes por ano (cerca de 1 morte por segundo) (3600 mortes/h)

Distúrbios nos seres humanos por desnutrição Deficiência de Fe Deficiência de Zn Deficiência de Ca Deficiência vitamina A Deficiência de Iodo

> 3 bilhões de pessoas afetadas Deficiência global de nutrientes (Fe, I) e vitamina A > 3 bilhões de pessoas afetadas (Map from USAID)

Estimativa da população com risco de deficiência de zinco Mais de 20% da população mundial apresenta deficiência em zinco (Brown e Wuehler, 2000)

Existem 51 elementos essenciais para sustentar a vida humana água & Energia (3) Proteinas (aminoacidos) (9) Lipídeos (2) Macro-Minerais (7) Elementos traços (17) Vitaminas (13) Oxigênio Água Carboidratos Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Valine Acidos linoleicos Na K Ca Mg S P Cl Fe Zn Cu Mn I F Se Mo Co (in B12) B Ni Cr V Si As Li Sn A D E C (Ascorbic acid) B1 (Thiamin) B2 (Riboflavin) B3 (Niacin) B5 (Pantothenic acid) B6 (Pyroxidine) B7/H (Biotin) B9 (Folic acid, folacin) B12 (Cobalamin)

Importância da Nutrição de Plantas Alimentos para o Homem

Importância da desnutrição no mundo O homem come Planta (direta ou indiretamente), portanto, para alimenta-lo tem que satisfazer primeiro a planta

Agricultura baixa/média tecnologia Agricultura Alta tecnologia

Aspectos básicos da nutrição para produção de biomassa

Conceitos em nutrição de plantas O conceito?? absorção, transporte e redistribuíção dos nutrientes? Quais são os nutrientes? Suas funções? Diagnóstico de deficiências/excessos? Análise química Visual

Quantos? Natureza: >100 elementos Na planta: Total:40-50 elementos Conceitos em nutrição de plantas Essencial (sem ele a planta não vive) Benéfico (aumenta o crescimento e a produção em situações particulares. Tóxico (não pertencendo às categorias anteriores, diminui o crescimento e a produção, podendo levar à morte. Natureza: >100 elementos Na planta: Total:40-50 elementos Quantos? 16 elementos são Essenciais

Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade Quais?

Um elemento químico considerado essencial as plantas Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade O que é? NUTRIENTE Um elemento químico considerado essencial as plantas Critérios de essencialidade (Arnon & Stout, 1939)

Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade O elemento participa de um composto ou de uma reação química, sem a qual a planta não vive

As três funções que os elementos podem desempenhar Importância dos nutrientes nas plantas Grupo prostético Estrutural Ativador As três funções que os elementos podem desempenhar    

Lei do mínimo Nutriente em < qdde => Limitante, mesmo os demais => qdde adequada

Plantas vivas:até 95% H2O + 5% M.S. (Reichardt, 1985) Composição relativa dos nutrientes nas plantas Qual a proporção que aparecem nas plantas? Plantas vivas:até 95% H2O + 5% M.S. (Reichardt, 1985) Ar (CO2) ~ 92% : C (40%)+H(12%)+O(40%) 100% MS ~ 8%: Macro e micronutrientes  

Solos tropicais e a exigências nutricionais das culturas

Solos tropicais: baixa fertilidade Atende as exigências das culturas? Solos tropicais: baixa fertilidade

Problemas de Acidez (84%)

Exigência nutricional total 4 Consumo de fertilizantes2 Acúmulo de nutrientes pelas culturas e a formação de colheita Exigência nutricional e consumo aparente de fertilizantes (N+P2O5+K2O) de algumas culturas do Brasil Cultura Exigência nutricional total 4 Consumo de fertilizantes2 N+P+K N+P2O5+K2O1 N+P2O5+K2O Soja 3 (2,8 t ha-1) 90(54)+7+38 152 (97) 145 Cana-de-açúcar (73,0 t ha-1) 73+9,7+76 186 206 Citros (26 t ha-1) (fruta fresca) 66,5+8,3+52 192 122 Milho (3,7 t ha-1) 176+32+149 430 110 Arroz (3,2 t ha-1) 82+8+47 157 77 Feijão (1 t ha-1) 102+9+93 235 31 Mandioca (16,6 mil plantas) 187+15+98 339 8 Obs. 1 Px2,29136 = P2O5; Kx1,20458 = K2O; 2 ANDA (1999); 3 Na soja, estima-se que 60% da exigência em N provêm da fixação biológica, e o restante do solo (54 kg ha-1 de N); 4 A necessidade de adubação é maior que a exigência nutricional pois existem perdas dos nutrientes no solo, em média para N, P e K é de 50, 70 e 30%, respectivamente.    

Aspectos da adubação para atendimento da nutrição das plantas

NUTRIÇÃO Adubação Fertilizantes FERTILIDADE DO SOLO

Planta Solo “f” Nutrição de Plantas e Adubação Adubação: (Exigência da Planta - Qdade do Solo) x “ f ” NUTRIÇÃO DE PLANTAS Análise química FERTILIDADE DO SOLO Análise química Planta O que? Quanto? Como? Quando? Solo Fertilizantes “f”

Fatores que causam perdas Nutrição de Plantas e Adubação “f” Fatores que causam perdas FERTILIZANTE CHUVA ABSORÇÃO VOLATILIZAÇÃO URÉIA (NH3) SOLO FIXAÇÃO H2PO4- EROSÃO N = P = K LIXIVIAÇÃO NO3- > K+ ´f´ N: 40-50% ;P: 70-80%; K: 30%

cana-de-açúcar FERTILIZANTE - kg/ha COLMOS - t/ha 21 países BR

Aspectos básicos para otimizar a formação da colheita

6CO2 + 6H2O -> 6O2 + C6H12O6 PRODUÇÃO SUSTENTADA Fotossíntese Nutrição de Plantas Fotossíntese PRODUÇÃO SUSTENTADA 6CO2 + 6H2O -> 6O2 + C6H12O6 CO2 O2 Produzir alimentos, fibra e energia para a população crescente, de maneira sustentável é o grande desafio do século que iniciamos. Respeito ao ambiente, através da integração de todos os fatores de produção, incorporando novas tecnologias também revolucionárias, como o cultivo mínimo, a semeadura direta, como vem acontecendo no cerrado brasileiro. Norman Bourlag, pai de revolução verde, e pelo seu trabalho recebeu o prêmio Nobel da Paz em 1970, visitando o Brasil e a ESALQ no ano de 2002, visitou o cerrado e lá disse: aqui está ocorrendo a revolução duplamente verde. Penso que ainda há muito o que se deve fazer para que a agricultura seja sustentável, mas estamos a caminho. Para que a população crescente possa comer, é necessário produzir. E para que possamos comer, há necessidade que as plantas comam antes. Lembro aqui as palavras do biólogo Paul Ehrlich da Universidade de Stanford (Claifórina - USA) em entrevista ao jornalista Marcelo Leite (Folha do S. Paulo, em 2 de Julho de 1999, Caderno especial, Ano 200 água, comida e energia: Cultivar comida é a mais importante atividade humana. nutrientes O2 CO2 H2O

Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade Apenas, ~5% do total de radiação solar é aproveitada pela fotossíntese;

Os nutrientes são importantes para aumentar a colheita. Só isso não basta, é preciso que o processo de formação de colheita seja otimizada. Porque? Como? O gráfico mostra de maneira bem clara que o aumento da população vem sendo acompanhado pelo aumento de produtividade de grãos. Do ponto de vista da nutrição de plantas, o aumento de produtividade de grãos é a conseqüência do aumento de disponibilidade de nutrientes para as plantas. Volto a afirmar, as plantas necessitam comer para poder serem alimentos. É olhar a produção de alimento com os olhos da nutrição mineral de plantas. Com a reservas do solo é possível obter apenas aproximadamente 1 t/ha, com o uso de adubos orgânicos, cuja disponibilidade é pequena, pode-se produzir mais quase meia t por ha, entretanto somente o uso de fertilizantes é que a produtividade pode acompanhar o crescente aumento da população.

Por que, otimizar a colheita??? grãos - t/ha POPULAÇÃO dados atuais projeção bilhões POPULAÇÃO GRÃOS - t/ha fertilizantes adubos orgânicos O gráfico mostra de maneira bem clara que o aumento da população vem sendo acompanhado pelo aumento de produtividade de grãos. Do ponto de vista da nutrição de plantas, o aumento de produtividade de grãos é a conseqüência do aumento de disponibilidade de nutrientes para as plantas. Volto a afirmar, as plantas necessitam comer para poder serem alimentos. É olhar a produção de alimento com os olhos da nutrição mineral de plantas. Com a reservas do solo é possível obter apenas aproximadamente 1 t/ha, com o uso de adubos orgânicos, cuja disponibilidade é pequena, pode-se produzir mais quase meia t por ha, entretanto somente o uso de fertilizantes é que a produtividade pode acompanhar o crescente aumento da população. solo - reservas Tendência global de aumento populacional, produtividade de grãos e origem dos nutrientes vegetais

Desafio da Agricultura no futuro ~ próximos 50 anos Por que otimizar a colheita??? Desafio da Agricultura no futuro ~ próximos 50 anos População Mundial: Alta (~10 bi) ~ Dobrar a produção de alimentos e aumentar qualidade Reservas de fertilizantes finitas

Concientizar a humanidade: que não existe alimento grátis Como otimizar a formação da colheita de forma sustentável??? Concientizar a humanidade: que não existe alimento grátis Reciclar os nutrientes Melhorar a qualidade do alimento

É preciso melhorar a qualidade do alimento Tendências Históricas de ferro e zinco em grãos de variedades de trigo duro de Inverno nos E.U.A. (1873 a 2000) (Garvin et al., J. Sci. Food Agr. 2006)

Eficiência nutrional : produzir mais com menos

Composição relativa dos nutrientes nas plantas Extração total (parte aérea) e exportação pela colheita (grãos) de culturas comerciais    

Como otimizar a formação da colheita de forma sustentável??? Colher mais com menos, respeitando ambiente e as pessoas: eficiência nutricional

Eficiência nutricional ótima: Como otimizar??? Eficiência nutricional ótima: Alta produtividade com ótimas práticas agrícolas Dose adequada Época adequada Interação entre nutrientes adequada

Marcha de absorção de N, P e K pelo milho. Acúmulo de nutrientes pelas culturas e a formação de colheita Época de aplicação adequada: padrão de extração dos nutrientes variam c/ ciclo Marcha de absorção de N, P e K pelo milho.    

Padrão de extração dos nutrientes variam c/ ciclo Acúmulo de nutrientes pelas culturas e a formação de colheita Padrão de extração dos nutrientes variam c/ ciclo Marcha de absorção de N, P e K pelo milho.    

Como otimizar??? É preciso aumentar o aproveitamento do nutriente pela planta e converter mais em produto agrícola de interesse e com qualidade, tendo eficiência nutricional satisfatória.

Contato íon-raiz Absorção Perdas Baixa Produção Alta Eficiência Alta Produção Baixa Eficiência Contato íon-raiz Absorção Perdas Spolidorio (1999)

Otimizar o índice de colheita

ÍC varia com a espécie Índice de colheita (CCOL) e teor de umidade (UM) da parte colhida de variedades altamente produtivas Cultura Produto CCOL UM (%) Abacaxi Fruto 0,55 80 Feijão Grão 0,30 10 Algodão Fibra 0,10 - Girassol 0,25 13 Amendoim 15 Milho 0,40 Arroz 0,45 17 Soja 0,35 8 Cana Colmo 0,75 Sorgo

Esquema ilustrativo do acúmulo de matéria seca em diversos órgãos em dois híbridos de trigo e a exigência ao N.

Eficiência espécies/cultivares/genótipos Aproveitamento de nutrientes

Eficiências Absorção - Translocação - Utilização (conteúdo total do nutriente na planta)/(matéria seca de raízes) ((conteúdo do nutriente na parte aérea)/(conteúdo total do nutriente na planta)) 100 (matéria seca total produzida)2/(conteúdo total do nutriente na planta)

Eficiência - Agronômica (produção de grãos por unidade de nutriente aplicada ao solo)

Exportação relativa de nutrientes através dos grãos produzidos (kg t-1): N acumulado nos grãos/matéria seca dos grãos; (2) Sugere a exigência nutricional (total) por área da cultura para o respectivo nível de produtividade; (3) Sugere a exigência nutricional relativa de N da cultura para produção de uma tonelada do produto comercial (grãos/colmos); obtido pela fórmula: N acumulado na planta (parte vegetativa+reprodutiva)/matéria seca do produto comercial.

EXERCÍCIOS 01- EFICIÊNCIA NUTRICIONAL 1- Qual cultura apresenta a maior exigência nutricional e exportação para nitrogênio. 2- E qual implicação prática das taxas de exportação de nutrientes pelas culturas.    

Respostas: 1-Exigência total Maior: feijão Menor: algodão 2-Feijão. Quanto mais exporta-se, maior esgotamento do solo ao dado nutrientes com a retirada da colheita e, portanto, deve-se fazer a maior reposição do nutriente via adubação para cultura subseqüente.    

EXERCÍCIOS 01- EFICIÊNCIA NUTRICIONAL 3- Faça o cálculo dos índices de eficiência de absorção, transporte e uso do N pelos híbridos A e B. Indique a cultura mais eficiente em cada índice nutricional para N estudado. Matéria seca Teor de N Acúmulo de N Parte aérea Raiz Planta inteira g por planta g kg-1 Híbrido A 2000 1000 3000 20 10 40 50 Híbrido B 500 30    

Matéria seca Teor de N Acúmulo de N Parte aérea Raiz Planta inteira g por planta g kg-1 Híbrido A 2000 1000 3000 20 10 40 50 Híbrido B 500 30 a) eficiência de absorção = (conteúdo total do nutriente na planta)/(matéria seca de raízes); Híbrido A: 50/1000 = 0,05g Híbrido B: 30/500 = 0,06g b) eficiência de translocação = ((conteúdo do nutriente na parte aérea)/(conteúdo total do nutriente na planta)) 100 Híbrido A: (40/50)x100 = 80,0% Híbrido B: (20/30)x100 = 66,6%    

Matéria seca Teor de N Acúmulo de N Parte aérea Raiz Planta inteira g por planta g kg-1 Híbrido A 2000 1000 3000 20 10 40 50 Híbrido B 500 30 c) eficiência de utilização = (matéria seca total produzida)2/(conteúdo total do nutriente na planta) Híbrido A: (3000)2/50= 180.000,0 Híbrido B: (1000)2/30= 33.333,3 A eficiência de uso do N é o índice mais importante para explicar a maior produção de matéria seca do híbrido A.    

Nutrição levada a sério ! Importância dos nutrientes nas plantas DESAFIO NUTRICIONAL Nutrição levada a sério ! Pomar A:70 ton/ha Pomar B:10 ton/ha Maior produção sustentável: otimizar a produção de alimentos, fibras e energia com eficiência satisfatória e com maior ganho para o ambiente e socialmente justo    

HIDROPONIA O termo Hidroponia (do grego: hydro=água e ponos=trabalho, é relativamente novo, designado como cultivo sem solo.    

Hidroponia Cultivo comercial Pesquisa Sintomatologia; Seleção de plantas tolerantes a estresse nutricional; Absorção iônica; Transporte de íons ou compostos; Taxas de redistribuição de nutrientes; Partição de fotoassimilados na planta; Qualidade de produtos em hidroponia (Ex. acúmulo de nitrato) Produtos nobres de alta qualidade (livres de microorganismos, defensivos) Maior valor agregado ao produto; Produção de várias hortaliças    

As técnicas de cultivo sem solo, podem ser divididas em várias categorias, em função dos substratos utilizados (Castellane & Araújo, 1995): Cultura em água ou hidroponia: as raízes das plantas são imersas em uma solução formada por água e nutrientes, denominada sol. Nutritiva, NFT (Técnica do Filme de Nutrientes); Cultura em areia: as plantas são sustentadas por um substrato sólido, e as partículas possuem diâmetro entre 0,6 e 3,0 mm; Cultura em cascalho: qdo o substrato utilizado é sólido, com partículas de diâmetro > 3 mm;    

Cultura em vermiculita: qdo o substrato utilizado é a vermiculita ou a sua mistura com outros materiais; Cultura em lã-de-rocha: utiliza como substrato a lã-de-rocha, lã-de-vidro ou outro material semelhante (alta porosidade e absorção de água, nutrientes e ar próximo as raízes)    

HIDROPONIA SUGESTÕES DE SOLUÇÕES NUTRITIVAS Nutriente/fertiliz. Castellane & Araújo (1995) Pereira Neto (1997)   g/1000L Nitrato de cálcio 950 1400 Nitrato de potássio 900 260 Fosfato de potássio 272 - Cloreto de potássio 250 Sulfato de magnésio 246 500 Fosfato monoamônio 150 Fe – EDTA 50 24,9 Sulfato de manganês 1,70 1,66 Bórax 2,85 Ácido bórico 2,86 Sulfato de zinco 1,15 0,43 Sulfato de cobre 0,19 0,08 Molibdato de sódio 0,12    

PREPARO E USO DAS SOLUÇÕES HIDROPONIA PREPARO E USO DAS SOLUÇÕES Uso da Água: Pesquisa: Destilada e/ou deionizada; Comercial: Potável ou tratada Ordem de adição: 1- Macros sem Ca; 2- Sais de Ca; 3- Micros sem Fe; 4- Fontes de Fe. 5- Demais nutrientes    

 Pressão Osmótica: 0,5-1,0 atm  Temperatura: 18-24oC (verão) HIDROPONIA MANEJO DAS SOLUÇÕES  pH: 5,5-6,5  Fonte dos nutrientes CE: 1,5 à 4,0 mS/cm (1 mS/cm=640ppm de nutrientes)  Pressão Osmótica: 0,5-1,0 atm  Temperatura: 18-24oC (verão) ou 10-16oC (inverno)  Oxigenação: manter adequada  Qdade de solução: 1-2 L/planta    

HIDROPONIA pH    

HIDROPONIA pH    

HIDROPONIA pH    

HIDROPONIA pH    

HIDROPONIA pH    

Fonte dos nutrientes Sais solúveis Fonte de Fe **    

 Reposição dos nutrientes: HIDROPONIA MANEJO DAS SOLUÇÕES  Concentração: 100% (sem diluição): inverno e/ou produção final; e 50% no crescimento inicial;  Reposição dos nutrientes: análise química semanal ou CE atingir 50% da inicial, repondo com solução a 50% da inicial