Princípios agronómicos da Produção vegetal 2014 Mestrado Segurança Alimentar ESMV ULisboa 2014.11.28

1. Produção vegetal:
Princípios Agronómicos
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. 1 | 3

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. (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 | 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. Trabalho | 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. 2 | 10

11. 2. Cultura | 11
2. Cultura
– Propriedades
• Homogeneidade
• Reduzida competição intra-específica
• Elevada competição entre espécies
• Risco

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. O modelo de cultura | 13

14. Redução do risco em 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. 3 | 18

19. 3. Objectivos da produção | 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%
Produção de 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%
Produção de 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. Fome longe | 26

27. Jornal de Notícias, 28.Set.2010
Fome perto | 27

28. Conservação da produção vegetal | 28

29. Dimensão do desperdício alimentar
• 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. 4 | 30

31. 4. Sistemas de produção | 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 Tipo 2 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 tipo 1 | 34
Cultura
Homem

35. Sistema do tipo 3 | 35
Pastagem
Animal
Homem

36. Ecosistema Área Min Max
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 de Koppen| 37

38. Intervalo
óptimo
Limite superior
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. Biomas | 40

41. Corn Belt | 41

42. • 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| 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 solos de Portugal | 45

46. Carta de capacidade de uso do solo| 46

47. Semente | 47

48. Sementeira | 48

49. Abrolhamento | 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. 5 | 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 do ângulo 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 radiação solar | 55

56. Influência da inclinação e exposição da superfície | 56

57. Diferentes arquitecturas | 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 do Produto
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. 6 | 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 de factores 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 e recentes | 70

71. • 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 | 71

72. O trabalho do campo
O trabalho do solo | 72

73. O trabalho do campo
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 mecanização na 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 faixas paralelas | 76

77. Economias de escala | 77

78. Economias de escala | 78

79. A forma circular imposta pelas novas técnicas de irrigação | 79

80. Rega | 80

81. Procurando diversidade| 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. Cultura em faixas | 84

85. Agroforestry | 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. Conservação de cereais | 87

88. Colheita de couves | 88

89. Vindima mecânica | 89

90. Descortiçamento | 90