Post on 16-Feb-2017
Importância das leguminosas na produção de alimentos e proteção do meio ambiente
Segundo UrquiagaMarcio Reis Martins
Bruno AlvesClaudia JantaliaRobert Boddey
AEARJ, Campos dos Goytacazes (RJ), 13 Maio, 2016
Agrobiologia
Relação inicial do homem com a natureza:
A abundância de alimentos distribuídos ao acaso favoreceu a vida do homem caçador, pescador e coletor de frutos: O Homem nómada.
Origem dos alimentos agrícolas atualmente disponíveis
• Novo mundo: Batatinha, milho, feijão, amendoim, tomate, abóbora, pimenta, abacate, baunilha, tabaco, frutas, etc.
• Velho mundo: Soja, ervilha, grão de bico, lentilha, Trigo, arroz, cevada, aveia, hortaliças, frutas, etc.
Leguminosas de grão, alimento importante no antigo Peru.Cultura Moche, 100 a 700 anos dc
O amendoim na cultura mochica,
No antigo peru.
Leguminosas de grão
A Fixação Biológica de nitrogênio do ar
Processo realizado por microrganismos de vida livre y
associados a plantas
SOJASOJA
A A leguminosa dedegrão com maior
beneficio beneficio dedaFixação Biológica dedeNitrogênio.
53 Mha em América Latina
Pesquisa em FBN permitiu o avanço da cultura da SOJA no Brasil.
Produção nacional: 96 Mt. (2014/2015) (CONAB, abril 2015)
Área: 31,6 Mha. Rendimiento 3.033 kg ha-1 Estimativa do N-FBN = 5,37 Mt. (US$ 8586 milhões)
Soja
O feijoeiroAlimento básico da maioria da população tropical do mundo.Mundo: 31,1 Mha; 26,1 Mt.Brasil: 3,03Mha; 3,18Mt
A FBN ainda não tem alcançado os níveis desejados: < 30%.
Variabilidade de resposta do feijoeiro á inoculação com Rhizobium
Contribuição da FBN em cultivares de feijão comum em diferentes Países de América Latina
Países
Brasil
Ano FBN % (kg/ ha)
Número de
cultivares Goiânia 1987 12-25 4-12 17 Piracicaba 1987 19-53 11-53 7 Chile 1987 38-60 27-62 21 1988 27-60 25-115 12 Colômbia 1985 32-47 18-36 9 Guatemala 1989 (Verão) 69-73 92-125 10 1989 (Inverno) 22-57 12-50 10 México, Irapuato
1987 5-58 7-108 20
Colima
1988 (Inverno) 0-50 0-70 17
Peru 1986 (Inverno) 24-56 15-59 20 1988 (Verão) 13-56 7-81 2
Hardarson et al., 1993
Feijão bem nodulado com produtividade superior a 2.500 kg ha-1 (Cuba)
Grão Variedades Rendimiento N-Total FBN1 kg.ha-1 % kg.ha-1
BAT - 58 2.009 53 67 36 Bolita 42 2.331 64 65 42 CC – 25-9 (C) 1.800 46 55 25 CC – 25-9 (N) 2.430 70 65 46 CC – 25-9 (R) 2.719 77 64 49 Guira 89 2.340 67 65 44 CIAT – 125 1.410 39 0 01FBN, contribuição baseada na técnica de diluição isotópica de 15N, usando como referencia a variedad no nodulante CIAT–125. Hernandez G., Dueñas G., Urquiaga S. (En preparação)
Contribuição da FBN no Rendimento de feijão comum (P. vulgaris L.) em Cuba
CAUPI, BRS MazagãoTestemunha Inoculada c/ BR 3262
Cv. Pretinho precoce
Tratamento sem calcário e sem P. 35 dias (DAE).
Tratamento com calcário e com P. 35 dias (DAE).
FEIJÃO-CAUPI – EM RORAIMAA eficiência da FBN depende do estado
nutricional da cultura.
200 kg
Desempenho da cultura do feijão-caupi em áreas demonstrativas em pequenas propriedades no estado do Maranhão. Zilli et al., Em preparação.
Adubos Verdes
Adubos Verdes
N adubo verde Rendimento de milho Incremento no
rendimento kg ha-1
- Ad. Verde + Ad. Verde Região tropical Mg ha-1 %
Mucuna 117 3.7 6.3 70 Canavalia 156 3.7 6.1 65 Crotalaria 170 3.7 5.8 57
Cajanus cajan 229 3.3 7.0 112 Região temperada
Vicia 158 4.7 9.1 93 Lupino 213 4.5 9.8 117
Trevo 126 5.5 7.3 33 Trevo + Vicia 70 3.8 4.3 15
Efeito dos adubos verdes na produção de milho
FAO, 1996
Mucuna Adubo-verde (C. Rica)
Consorcio de milho e feijão (Guatemala)
Agricultura orgânica (Brasil)
Consórcio de Milho e Mucuna (Honduras)
FBN1 em Leguminosas de Cobertura Vegetal e sua Influencia na Nutrição Nitrogenada do Banano var.Nanicão
Contribuição da FBN na cultura de fava e seu efeito residual na cultura de batatinha
FBN
+172 kg N/ha
Vagens
-72 kg N/ha
N-Total
+191 kg/ha
Tubérculos
-81 kg N/ha
Entrada = + 172 kg N/ha
Saída = - (72 + 81) = 153 kg N/ha
Balanço = +19 kg N/ha
FAVA
RESIDUOS
BatatinhaN-Total
+115 kg/ha
Usina Coruripe, Al. Plantio de 6000 ha por ano de crotalaria
Na renovação. 80% N-aire. Economía de 270 kg urea/ha
Semeadura de adubo verde encima da palha
potencializa a FBN e melhora a fertilidade do solo
Adubos verdes
em Guatemala.
Cengicaña 2009
Boa nodulação:
> 70% FBN
Ren
dim
ento
de
g rão
(Mg
. ha-1
)
3
4
5
6
7
8
9a
PD PCTremoço/Milho Aveia/Milho
abb
c
+ 120 kg + 120 kg N/haN/ha
- N- N
PD PC
Influência do tremoço-adubo verde e do preparo Influência do tremoço-adubo verde e do preparo do solo (PD e PC) no rendimento de milho, do solo (PD e PC) no rendimento de milho,
Londrina, PR.Londrina, PR.
(Alves, et al 2001)
Eficiência da fertilização
Agrobiologia
Londrina, Parana State - South Region
Bal
anço
de
N (k
g N
/ha)
-100
- 50
0
50
100
150
200
S S S
S
T
TrM
MA
Balanço de N em Três Balanço de N em Três Rotações de CultivoRotações de Cultivo
Zotarelli, Alves, Urquiaga, Boddey, 2000
Soja Trigo Tremoço Milho Aveia
Agrobiologia
Safras de verão
2000/2001 2001/2002 2002/2003 2004/2005
ton
ha-1
0
2
4
6
8
10Milho após tremoçoMilho após aveia + 80 kg N ha-1
Lupinos (Lupinus albus) como adubo verde (~5 a 8 ton MS/ha) para a cultura de milho,
comparado com aveia preta (Avena strigosa) + N
Cobertura verde / incorporação de N no sistema – EPAGRI - Santa Catarina
1,5 m
Sisterma radicular profundo
Se bem o adubo verde obtém N de ar, o destino do N no solo é similar ao dos fertilizantes!!!
B. brizantha4 anos
B. brizantha9 anos
Pastagem degradada (113Mha)
As leguminosas na produção pecuária e na recuperação de pastagens degradadas
0200400600800
1000120014001600
0 0,5 1 1,5 2GPV (kg/dia)
g C
H4/k
g G
PV
Fonte: Kurihara et al. 1998
Pastagem tropical
cereais
A taxa de emissão de Metano (gCH4/kg GPV) varia com o ganho de peso vivo (Qualidade da forragem)
Pastagem consorciada de B. ruziziensis/S. guianensis cv Mineirão,
Uberlândia MG.
S. guianensis evita a perda de peso
animal na época seca do Cerrado
Gan
ho d
e pe
so v
ivo
(g/d
ia)
Períodos de avaliaçãoAbr Jun Ago Oct
Brachiaria
Brachiaria/Stylosanthes
Agrobiologia
Leguminosas Forrageiras em pastagens de Brachiaria
Estilosantes cvs. Mineirão e Campo Grande
Robert Macedo
Efeito da aplicação de 50 kg N/ha ou consórcio com estilosantes no ganho de
peso de bovinos de corte (out 2002 a nov 2003)
Tratamento GanhoPeso Diário
gB. decumbens (Bd) 266 C
Bd + 50 kg N ha-1 362 B
Bd + Estilosathes 510 A
CV% 26
17
Produção de feno no Piauí
Nas regiões subtropicais de Nas regiões subtropicais de América Latina a FBN nas América Latina a FBN nas leguminosas forrageiras leguminosas forrageiras garantem a totalidade do N garantem a totalidade do N utilizado na produção de carne e utilizado na produção de carne e leite.leite.
Consorcio: Consorcio: LoliumLolium perenneperenne e e Trifolium repens.Trifolium repens.
A contribuição da FBN na A contribuição da FBN na leguminosa foi estimada em leguminosa foi estimada em 83 %.83 %.
Nitrogênio total e derivado da FBN acumulado pelo trevo branco (T. repens L.) crescendo consorciado com Azevem
(Lolium perenne L.) num Andisol de Chiloé, Chile. Ano 1997/98.
Tratamentos N acumulado pelo trevo branco
N-total FBN
kg ha-1 ano-1 kg ha-1 ano-1 %
Testemunha
Sem cal 28,6d 22,7d 84,7
Com cal 42,8c 34,6c 80,8
Fertilização completa
Sem cal 86,4b 75,3b 87,2
Com cal 130,5a 113,8a 87,2
Fuente: Campillo R., Undurraga P., Pino I & Urquiaga S. (2005)
Estilosantes Estilosantes favorecendo favorecendo
a sojaa soja
Agrofloresta: Sequeiro interior de Chile
As leguminosas na mitigação doefeito estufa da agricultura:
•Aumento da matéria orgânica e oSequestro de carbono no solo.
1 kg de N fertilizante
10,7 kg de gases equivalente de CO2
Adubação com N industrial
4,3 kg de gases eq.CO2
6,4 kg de gases eq.CO2
Síntese + transporte
N2O
Car
bono
Org
ânic
o - g
.kg-
1
0 1 2 30
5
10
15
20
25
30
35
Y = 0,463 + 13,45.X
R2 = 0,97
(n=168; P<0,0001)
Nitrogênio Total - g.kg-1
Teores de Carbono Orgânico facilmente oxidável x Nitrogênio Total
Solo sob sistemas de manejo (Cerrado).
Y=0.4 + 13.0 X
Nitrogênio Total (g.kg-1)
Car
bono
org
ânic
o lá
bil
(g.k
g-1)
Relação entre o conteúdo de carbono orgânico lábil e nitrogênio total num
Oxissolo do Cerrado.
(Sisti, Resck, Alves, Boddey, Urquiaga, 2001)Embrapa Cerrados
Agrobiologia
C:N=11.7(0.1)
C:N=11.1(0.2)
RELAÇÃO ENTRE O CONTEÚDO DE C e N NOS SOLOS DO MUNDO
Kirkby et al. Geoderma, 163:197-208, 2011
761 samples
59 samples
Bayer et al (2001)
Y=28.63+0.19 Xr2=0.81 *
Relationship between the added C or N by cropping systems and (A) TOC and (B) TN contents in 0-17,5 cm layer of na Acrisol soil from Southern Brazil.
Y=2634+0.28 Xr2=0.76 *
A
B
Cropping systems1. Cl + Sp/Ma
2. O/M3.O + V/M + Vg4.F/M + DI5.O + CI/M6.Ma7.M + C8.F/M9.Di10.BS
Cl = clover, Sp = Spergula, M = maize, O=oat, V=Vicia,Vg =Vigna, DI= Dolichos,Ma=Macroptillium, C = Cajanus,F = Fallow, Di = Digitaria,BS = bare soil.
7
3
465
98
10
2
1
7346
59
810
21
Pillon (2001)
•Relação entre o C ou N adicionado por sistemas de culturas e o conteúdo total de C (A) e N (B) na camada de 0-30 cm de um solo Acrisol do sul do Brasil.
NT
de 0
-30c
m (M
g ha
-1)
Y=46.96+0.15 Xr2=0.98 P<0,05
A
12
34
CO
T de
0-3
0cm
(Mg
ha-1)
Adição de C pelas culturas em 16 anos (kg ha-1)
Y=3834+0.23 Xr2=0.99 P<0,005
B
12
3
4
1- Pousio/milho2- Aveia/milho3- Siratro4- Lab/milho
Adição de N pelas culturas em 16 anos (kg ha-1)
“No tillage farming is an important technology to
improving soil processes, controlling soil erosion,
and reducing tillage costs, and these are sufficient reasons to promote the
conversion of plow tillage to no-tillage farming,
but the idea that no-tillage but the idea that no-tillage would also enhance soil would also enhance soil
organic carbon sequestration organic carbon sequestration as an additional benefit of no-as an additional benefit of no-
tillage technology needs a tillage technology needs a careful reexamination.”careful reexamination.”
H. Blanco-Canqui & Rattan Lal.SSSAJ, 72 (3):693-701. Junho, 2008
O seqüestro de C é uma conseqüência do
sistema de manejo com alta produção de
resíduos e balanço positivo de N
A reposição dos nutrientes, especialmente N, exportados com a colheita é fundamental
para repor as reservas de N do solo e garantir os estoques de
MOS, que respondem pela fertilidade da grande maioria
dos solos brasileiros.
Pastura asociada de B. dictyoneura/Arachis pintoi
Consorcio Brachiaria x Desmodium
Conteúdo de C no solo após 9 anos sob uma pastagem de Brachiaria humidicola, consorciação com de B. humidicola/Desmodium
ovalifolium¶, sob uma floresta secundaria adjacente e sob uma pastagem degradada na região da Mata Atlântica (Itabela, BA). Media
de 3 perfis, 3 amostras por camada.
Año81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93
Car
bono
org
ánic
o de
l sue
lo (g
kg-1
)
25
30
35
40
45
Cult. anuales75% cultivos - 25% pasto50% cultivos - 50% pasto
Studdert et al. 1997Culturas anuais sob preparo convencional
Importância da rotação de culturas anuais com pastagens (G/L) para manter/aumentar o
conteúdo de C orgânico de um solo (Argiudoll), durante um período de 12 anos. Balcarce,
Argentina.
anos
C o
rgân
ico
do s
olo
(g k
g -1)
Rotação lavoura-pasto
Anos
75 76 78 82 86 87 88 89 90 91 92
Mat
éria
org
ânic
a (%
)
0
2
3
4
5Rotação contínua de soja/milhoPasto depois de lavouraLavoura depois de pasto
Sousa, et al., 1997
Años0 2 4 6 8 10
C o
rgân
ico
del s
uelo
(g k
g-1)
0
2
4
6
8
10
12
14
Díaz-Zorita et al. (1997)
Ciclo de culturas anuais
Ciclo de pastagens perenes
anos
C o
rgân
ico
do s
olo
(g k
g -1)
Cultura Área (Mha)
Produção (Mt)
N1
exportado (1000 Mg)
Adubação2 efetiva (1000 Mg N)
N3 FBN (1000 Mg)
Ingresso4
Total de N (1000 Mg)
Balanço total de N (1000
Mg N)Soja 32,09 96,24 5698 102 5.698 5.800 102Milho 15,74 84,73 1339 612 134 745 -593Feijão 3,03 3,19 111 109 33 142 31Arroz 2,30 12,45 156 90 16 106 -50Trigo 2,47 7,07 142 91 14 106 -37Sorgo 0,72 1,97 30 20 3 23 -6
Total de culturas de grãosGrãos 56,36 205,65 7.475 1025 5.895 6.922 -552
Cultura energéticaCana-de-açúcar 9,00 634,80 527 432 184 617 90
Balanço Total de N: culturas de grãos + cana-
de-açúcar8.002 1.457 (18%) 6.079
(76%) 7.539 -463 (6%)
1 O N exportado do campo com os produtos colhidos foram calculados a partir dos teores de N de cada um dos produtos (Cunha, et al., 2013).2 O N-fertilizante efetivo corresponde a 70% da quantidade total de N que foi aplicada a cada cultura, considerando a área plantada e a dose de N aplicada (Urquiaga & Zapata, 2000; IFA,2011; Conab, 2015). 3 A contribuição da FBN foi calculada considerando os valores de 100% em soja, 35% em cana-de-açúcar, 30% em feijão e 10% nas restantes culturas (S. Urquiaga; B.J.R. Alves; C. Jantalia; R.M. Boddey- Dados não publicados).4 O ingresso de N nas culturas é a soma do N-fertilizante efetivo aplicado e a contribuição da FBN.5 O balanço de N foi calculado pela diferença entre o ingresso de N ao sistema e a saída do nutriente com o produto colhido. No caso da saída ou exportação de N na cultura de cana-de-açúcar considerou-se também as perdas de N com a queima da palha (5 kg N por tonelada de palha), que no último ano a área de cana queimada correspondeu a 24% da área colhida (9 Mha).
Balanço de N na agricultura brasileira. Safra 2014/2015. Urquiaga et al., em preparação.
Doses de inoculantes consumidas na agricultura brasileira (ANPII, Solon Araújo1, dados
não publicados).
1 Comunicação pessoal. 2 A maioria é para milho e trigo, sendo que cerca de 80% do total é consumido na cultura do milho
Culturas 2009 2010 2011 2012 2013 2014
--------------------------- Milhões de doses -----------------------------------
Soja 19,87 14,99 18,98 19.174 27,47 34,2Feijão 0,252 0,221 0,147 0,27 0,477 0,339
Caupi - - - 0,189 0,239 -
Gramíneas2 0,446 0,809 1,041 2,537 2,186 2,229
Outros 0,097 0,108 0,031 0,038 0,281 0,26
Total 20,66 16,13 20,2 22,21 30,65 37,03
É necessário aprimorar o manejo da cultura, aumentar o uso de Inoculantes e dias decampo como estratégia de TT.
Somos o
que comemos!!!
Muito obrigado
Emissões de gases de efeito estufa no mundo
IPCC Quarto Relatório (AR4) – 2007
COCO22 de fontes de fontes fósseisfósseis
Relação entre a concentração de carbono orgânico e nitrogênio total num Latossolo sob plantio direto,
preparo convencional e floresta. Passo Fundo, RS.
Nitrogênio Total (g.kg-1)
0 1 2 3 4
Car
bono
org
ânic
o to
tal (
g.kg
-1)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
R2 = 0,94Y = 0,5 + 12,37.X
(n=420)
p<0,001
Passo Fundo: LV Sisti et al., 2001)
• Melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo
• Redução de pragas, enfermidades e ervas daninhas
• Aumento da produção de cereais e forragem
• Redução do risco econômico pela diversificação das atividades.
A TERCEIRA REVOLUÇÃO TECNOLÓGICA DA
AGRICULTURA: A INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUARIA (ILP)
2005 2010
A diminuição da taxa de deflorestação da Amazônia de 19.014 a 6.418 km2ano-1
Para 2005 foi estimado que as atividades antrópicas foram responsaveis pela emissão de 2.030 Mt CO2eq.
Emissões de GEE por setor no Brasil
Total de emissão estimada em 2010: 1.250 Mt CO2eq.
2,03 Pg CO2eq. 1,25 Pg CO2eq.
Uma redução de 38.7 % em 5 anos!
35%
16%
57%20%
32%
22%
11%7%
PLANTIO DIRETO
“No tillage farming is an important technology to
improving soil processes, controlling soil erosion,
and reducing tillage costs, and these are sufficient reasons to
promote the conversion of plowtillage to no-tillage farming, but the idea that no-tillage but the idea that no-tillage
would also enhance soil organic would also enhance soil organic carbon sequestration as an carbon sequestration as an
additional benefit of no-tillage additional benefit of no-tillage technology needs a careful technology needs a careful
reexamination.”reexamination.”
H. Blanco-Canqui & Rattan Lal.SSSAJ, 72 (3):693-701. Junho, 2008
Contribuição relativa de gases provenientes de atividades antrópicas
ao efeito estufa
(adaptado de Krupa, 1997)
O solo é uma importante reserva de carbono da terra
Sistemas Agrícolas: mitigação das emissões de CO2.
Biota560 Pg C Solo
2300 Pg1550 Pg750 Pg
Oceanos38000 Pg
Geológica5000 Pg
4000 Pg carvão500 Pg petróleo
500 Pg gás
Atmosfera760 Pg
(Lal,1999)
Massa de nódulos secos de 5 plantas de feijão-caupi em experimento de campo para avaliação de diferentes doses de P. 35 dias após o plantio.
170 80 80
kg N/ha
A
Green Manure Urea + Polymer Urea Controle
Tot
al N
itrog
en A
ccum
ulat
ed (k
g ha
-1)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
A A
B
Dry
Mat
ter
(Mg
ha-1
)
0
5
10
15
20
25 AA A
B
Dry
mat
ter (
Mg
ha-1)
Tota
l nitr
ogem
acc
umul
ated
(Mg
ha-1)
Control
Influence of Canavalia ensiformis and ureaon the biomass yield of Elephant grass Cameroon. Abril-sept, 2011. Acrisol soil.
The very low values of N2O emission rates in Ferralsols (Latossolos) are closely associated with the high drainage rate of these soils and
with the high evapo-transpiration rate in tropical regions
Water infiltration in an Oxisol (Latossolo Vermelho), Sto Antonio de Goiás, GO.
Soils which are flooded for less than one day do not show enough decrease in redox potential to reduce significantly the NO3
- content (Sposito, 1989).
Pasto
s
degr
adad
os
Redução de riscos de erosão
79
Soja com baixa produtividade
ESTILOSANTES CAMPO GRANDE
UM PARCE
IRO D
A
SUST
ENTA
BILIDADE
!
Terraço
Fonte: Jaime Maia (2010)
Sintomas de nematoses na soja Pratylenchus brachyurus
La Revolución Verde (Años 60): Tecnología basada en:
. Mejoramiento genético de plantas
. Uso intensivo de fertilizantes
Consumo global anual de N-fertilizante de 1960 a 2015Consumo global anual de N-fertilizante de 1960 a 2015
Fonte: (IFA, 2014 e IFA-DATA 2016). (f) previsão
Consumo de fertilizantes nitrogenados no BrasilConsumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil
Fonte: (IFA-DATA 2016, IPNI, 2016).
Consumo de energía fósil pelo uso dos tres maiores nutrientes minerais das culturas
Aplicação
Transporte
Embalagem
Produção
1 kg de N fertilizante
10.7 kg de gases equivalente de CO2
Adubação com N industrial
4,3 kg de gases eq.CO2
6,4 kg de gases eq.CO2
Síntese + transporte
N2O
Crescimento da população no mundo
14% da população mundial sofre de má nutrição = 900 Mhab (A maioria em Ásia). No Sub-Saara a fome prevalece acima de 30% da população. FAO (2003, 2004)
Época/anos População (Mhab)
Romana 250
Renascimento 5001810 1000
1830 2000
1975 4000
2005 6000
2055 8000
Limitada disponibilidade de solos férteis
Baixa tecnologia agrícola (No fertilização): Pobreza y subdesenvolvimento > fome