IMPRIMIR - LIVRO - pag. 215
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CIÊNCIAS AGRÁRIAS<br />
Tecnologias e Perspectivas<br />
Organizadores<br />
Odair José Kuhn<br />
Ricardo Vianna Nunes<br />
José Renato Stangarlin<br />
Leandro Rampim<br />
Rubens Fey<br />
Neumárcio Vilanova da Costa<br />
Patrícia Barcellos Costa<br />
Vandeir Francisco Guimarães<br />
Maximiliane Alavarse Zambom<br />
Universidade Estadual do Oeste do Paraná<br />
Marechal Cândido Rondon<br />
Março 2015
Copyright © Centro de Ciências Agrárias/ Unioeste<br />
1ª Edição 2015<br />
Organização:<br />
Odair José Kuhn<br />
Ricardo Vianna Nunes<br />
José Renato Stangarlin<br />
Leandro Rampim<br />
Rubens Fey<br />
Neumárcio Vilanova da Costa<br />
Patrícia Barcellos Costa<br />
Vandeir Francisco Guimarães<br />
Maximiliane Alavarse Zambom<br />
Universidade Estadual do Oeste do Paraná<br />
Rau Pernambuco 1777, Centro<br />
85.960-000 – Marechal Cândido Rondon – PR – Brasil<br />
Fone: (45) 3284 7878<br />
www.unioeste.br<br />
Reitor<br />
Paulo Sergio Wolff<br />
Diretor do Campus de Marechal Cândido Rondon<br />
Paulo José Koling<br />
Diretor do Centro de Ciências Agrárias<br />
Ricardo Vianna Nunes<br />
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)<br />
(Biblioteca da UNIOESTE – Campus de Marechal Cândido Rondon – PR., Brasil)<br />
Ciências agrárias: tecnologias e perspectivas / organizado por Odair José Kuhn et al<br />
C574c Marechal Cândido Rondon: Universidade Estadual do Oeste do Paraná, 2015.<br />
360 p.<br />
ISBN: 978-85-68205-03-7<br />
1. Agricultura. 2. Fitopatologia. 3. Pragas – Controle biológico. 4. Alimentação dos<br />
animais. I. Kuhn, Odair José et al. II. Título.<br />
CDD – 22.ed. 630<br />
CIP-NBR 12899<br />
Ficha catalográfica elaborada por Marcia Elisa Sbaraini Leitzke CRB-9ª/539<br />
Capa elaborada por Vinícius Mattia e Leamdro Rampim<br />
Contracapa: Araucária, árvore símbolo do Paraná - propriedade rural em Larangeras do Sul-PR
APRESENTAÇÃO<br />
As ciências agrárias desempenham papel imprescindível no crescimento da<br />
nação brasileira, por ser um país essencialmente agrícola, grande produtor de<br />
alimentos para si e para o mundo. O conhecimento de métodos, técnicas e<br />
tecnologias modernas para produtividades adequadas ao patamar de excelência,<br />
depende desta ciência que vem ao longo de décadas não só produzindo pesquisa<br />
de ponta, mas ensino e extensão, favorecendo o desenvolvimento do rural brasileiro,<br />
elevando os rendimentos sejam de empresários ou famílias rurais, cuja função social<br />
é produzir alimentos e matérias primas renováveis.<br />
Neste contexto a Universidade Estadual do Oeste do Paraná, através de seu<br />
Centro de Ciências Agrárias tem desenvolvido o Congresso de Ciências Agrárias da<br />
Unioeste (SECIAGRA) que na sua sétima edição propôs debater assuntos<br />
relacionados a tecnologia e suas perspectivas, reunindo pesquisadores, professores<br />
e técnicos especializados que compartilharam seus conhecimentos no VII<br />
SECIAGRA – Congresso de Ciências Agrárias da Unieste conjuntamente com o IV<br />
ERCA – Encontro Regional de Controle Alternativo de Pragas e Doenças, ocorrido<br />
no mês de junho de 2014. Deste encontro elaborou-se esta obra agrupando a<br />
maioria das paletras em forma de capítulos sendo uma preciosa fonte para<br />
consultas.<br />
Nesta obra são abordados temas como geotecnologias para o meio rural,<br />
agricultira conservacionista para conservação dos solos, aplicação de modelagem<br />
matemática na recomendação de adubação, método de calagem com base na<br />
participação de cálcio e magnésio no comlexo de troca, fixação biológica de<br />
nitrogênio, Helicoverpa armigera como uma nova praga agrícola, perspectivas para<br />
o controle biológico de doenças, fitoquímicos no controle alternativo de nematoides,<br />
tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas, secagem de grãos, zootecnia de<br />
precisão, tecnologias para produção de forragens, alimentos funcionais, alimentos
alternativos para suínos, modelagem para simulação de crescimento de suínos,<br />
coprodutos na alimentação de ovinos, alimentação de vacas de alta produção de<br />
leite e avaliação de carcaça bovina.<br />
O objetivo desta obra é manter disponível os assuntos debatidos no VII<br />
SECIAGRA e IV ERCA, valorizando o trabalho desenvolvidos pelos pesquisadores,<br />
professores, tornando a informação da pesquisa disponível para consulta pelas<br />
comunidades acadêmica, técnica e rural fomentando a formação continuada exigida<br />
pelo mercado de trabalho nos ramos das Ciências Agrárias.
SUMÁRIO<br />
1 Geotecnologia para o meio rural: avanços e potencial de<br />
utilização da de veículos aéreos não tripulados (VANTs)<br />
Vanildo Heleno Pereira;Adriana Maria De Grandi; Luciano Lizzoni; Henrique Botan<br />
Bauermann ...................................................................................................................... 1<br />
2 Agricultura conservacionista como alternativa para minimizar<br />
processos físicos de degradação do solo<br />
Cezar Francisco Araujo-Junior; Fábio Rogério Trizotti Rosa; Paola Caroline Lammel;<br />
Bruno Henrique Martins ................................................................................................... 19<br />
3 Aplicação de modelagem matemática na recomendação de<br />
adubação fosfatada e potássica na cultura da soja em sistema de<br />
agricultura de precisão<br />
Leandro Rampim; Maria do Carmo Lana; Jean Sérgio Rosset; Marcos Vinicius<br />
Mansano Sarto ................................................................................................................. 33<br />
4 Calagem: determinação da quantidade de calcário com base na<br />
participação do cálcio e magnésio no complexo de troca<br />
Alfredo Richart; Evertom Dutra Gressele; Daniel Schwantes; Jeferson Klein; Ricardo<br />
Menon; Rubens Fey; Leandro Rampim; Jacir Daga; João Edson Kaefer; Martios Ecco;<br />
Alexandre Luís Müller ....................................................................................................... 59<br />
5 Inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio para<br />
aplicação na cultura do milho<br />
Veronica Massena Reis; Gabriela Cavalcanti Alves ........................................................ 82<br />
6 Uso de Bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná: eficiência<br />
agronômica de bactérias promotoras de crescimento de plantas<br />
dos gêneros Azospirillum e Herbaspirillum em gramíneas<br />
Vandeir F. Guimarães; Leandro Rampim; Jeferson Klein; Andréia C. P. Rodrigues-<br />
Costa; Débora K. Klein; Artur S. P. Junior; Adriano M. Inagaki; Janaina Dartora; Luan<br />
F. O. S. Rodrigues; Deniele Marini; André G. Battistus; Lucas G. Bulegon; Luiz C.<br />
Offemann; Juliane M. Lemos; Elisiane I. D. Chaves; Walkyria Neiverth; Aline K. P.<br />
Souza ............................................................................................................................... 98<br />
7 Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico<br />
das sementes na sua eficiência<br />
Rubens Fey; Gabriel Felipe Vogel; Lais Martinkoski; Alfredo Richart; Leandro Rampim;<br />
Jeferson Klein ................................................................................................................... 139<br />
8 Helicoverpa armigera: Nova praga na Agricultura<br />
Lúcia Madalena Vivan; Crébio José Ávila; Germison Vital Tomquelski ........................... 171
2<br />
9 Perspectivas do controle biológico de doenças de plantas no<br />
Brasil<br />
Flávio Henrique Vasconcelos de Medeiros; Fernando Pereira Monteiro ...................... 182<br />
10 Fitoquimicos como controle alternativo de nematoides<br />
Sidiane Coltro-Roncato; Edilaine Della Valentina Gonçalves; Omari Dangelo Forlin<br />
Dildey; José Renato Stangarlin; Odair José Kuhn ........................................................... 188<br />
11 Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações.<br />
Jose Antonio Brandão Bonadio; Rafael Arcuri Neto; Neumárcio Vilanova da Costa;<br />
João Ricardo Pompermaier Ramella ............................................................................... 207<br />
12 Secagem de Grãos<br />
Adriano Divino Lima Afonso ............................................................................................. 226<br />
13 Ferramentas utilizadas em Zootecnia de Precisão<br />
Silvia Regina Lucas de Souza, Daniela Jorge de Moura; Arilson José Oliveira Júnior ... 240<br />
14 Novas tecnologias aplicadas na produção e qualidade de<br />
forragens<br />
Bruno Borges Deminicis ................................................................................................... 247<br />
15 Alimentos funcionais<br />
Paula Toshimi Matumoto-Pintro; Denise Félix da Silva ................................................... 257<br />
16 Alimentos Alternativos para Suínos<br />
Paulo Levi de Oliveira Carvalho; Tiago Junior Pasquetti; Dani Perondi; Silvana Teixeira<br />
Carvalho ........................................................................................................................... 272<br />
17 Modelos de simulação do crescimento suíno<br />
Vladimir de Oliveira; Bruno Neutzling Fraga .................................................................... 304<br />
18 Utilização de coprodutos na alimentação de ovinos<br />
Hélio de Almeida Ricardo; Marco Antonio Previdelli; Orrico Junior Alexandre Rodrigo<br />
Mendes Fernandes........................................................................................................... 320<br />
19 Alimentação de vacas de alta produção<br />
João Arlindo Gouveia Gonçalves; Maximiliane Alavarse Zambom................................... 336<br />
20 Avaliação de carcaças bovinas<br />
Ana Maria Bridi; Ana Paula de Souza Fortaleza .............................................................. 349
Capítulo 1<br />
Geotecnologia para o meio rural: avanços e<br />
potencial de utilização de veículos aéreos não<br />
tripulados (VANTs)<br />
Vanildo Heleno Pereira<br />
Adriana Maria De Grandi<br />
Luciano Lizzoni<br />
Henrique Botan Bauermann<br />
Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Rural Sustentável - PPGDRS. Universidade Estadual do<br />
Oeste do Paraná - UNIOESTE. Campus de Marechal Cândido Rondon. Rua Pernambuco, 1777, Marechal<br />
Cândido Rondon – PR. E-mail: vanildohp@gmail.com<br />
Introdução<br />
As geotecnologias são o conjunto de tecnologias para coleta, processamento,<br />
análise e disponibilização de informações georreferenciadas. Basicamente são compostas<br />
por soluções de hardware, software e o componente humano, que somados constituem-se<br />
em poderosas ferramentas para apoio à tomada de decisões, neste caso para o meio rural.<br />
Fazem parte do arcabouço de ferramentas de geotecnologias os Sistemas de<br />
Informações Geográficas (SIG), Sensoriamento Remoto, Sistema de Navegação por Satélite<br />
(GNSS/GPS), aerofotogrametria e demais técnicas de geoprocessamento, bem como de<br />
cartografia, geodésia e topografia.<br />
À medida que as técnicas e o emprego das geotecnologias vêm evoluindo,<br />
diferentes aplicações têm sido identificadas e em relação ao meio rural essa tecnologia pode<br />
ser usada em diversas áreas de atuaçãol, como agricultura e pecuária, meio ambiente,<br />
serviços públicos em geral e gestão pública no meio rural.<br />
Dentre as diferentes ferramentas de geotecnologias estão as técnicas de<br />
sensoriamento remoto.<br />
Segundo Novo (2008) sensoriamento remoto corresponde à utilização de sensores
Geotecnologia para o meio rural<br />
para a aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto<br />
entre eles. De maneira mais específica Schowengerdt (2007) descreve sensoriamento<br />
remoto como o processo de medição de propriedades de objetos da superfície terrestre<br />
usando dados adquiridos de aeronaves e satélites.<br />
Até o final do século XX a utilização de sensoriamento remoto em sua maior parte se<br />
dava principalmente pelo emprego de sensores orbitais, através de satélites de observação<br />
terrestre. A tecnologia de satélites de observação terrestre sofreu substancial avanço a partir<br />
da década de setenta (1970dc) até chegar ao início dos anos 2000 com a capacidade de<br />
geração de imagens de alta resolução (espectral, espacial e temporal).<br />
No período citado anteriormente e até os dias atuais a agricultura e o meio rural<br />
como um todo são grandes consumidores de imagens oriundas de sensoriamento remoto<br />
orbital. Atualmente existem dezenas de satélites de observação terrestres cujo uso<br />
específico é o imageamento terrestre, incluindo as áreas rurais, com vistas à obtenção de<br />
mapeamento agroambiental para fins de monitoramento e controle agrícola, bem como de<br />
análises de estimativas de safra.<br />
Paralelamente ao desenvolvimento dos satélites de observação, outro importante<br />
meio empregado para suportar sensores de imageamento terrestre são os aviões.<br />
Aeronaves tripuladas sempre foram utilizadas para imageamento terrestre, tendo seu auge<br />
com o desenvolvimento das tecnologias relacionadas aerofotogrametria, onde se utiliza<br />
câmeras fotográficas para geração de aerofotos, que dentre os diversos usos também é<br />
utilizado para mapeamento agroambiental.<br />
Um vôo aerofotogramétrico pode ser realizado utilizando tanto câmeras<br />
convencionais que geram imagens convencionais (RGB) como também com câmeras<br />
especiais, que possuem sensores que operam outras faixas do espectro eletromagnético,<br />
como exemplo: sensores infravermelho e termal. As imagens geradas por esses sensores<br />
podem ser utilizadas não somente como base para mapeamento e monitoramento, mas<br />
também para realizar cálculos através de algoritmos específicos que permitem estimar a<br />
quantidade de biomassa e em determinado ciclo da cultura, realizar de maneira antecipada<br />
estimativas de produção para a mesma.<br />
E mais recentemente, observa-se uma verdadeira revolução tecnológica no que diz<br />
respeito à observação terrestre e a utilização de seus produtos pelas geotecnologias, tratase<br />
do uso de VANTs (Veículos Aéreo Não Tripulado) para imageamento. Certamente esse<br />
será um divisor de águas no desenvolvimento e no uso das geotecnologias, pois muda-se o<br />
patamar da coleta de dados por imageamento aéreo, no mínimo o usuário passa a ter uma<br />
nova opção (e muito poderosa) para realização desse tipo de aerolevantamentos, neste<br />
caso, do meio rural.<br />
2
Pereira et al.<br />
Veículos Aéreo Não Tripulado – VANT<br />
VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado), do inglês UAV (Unmanned Aerial Vehicle) é<br />
qualquer tipo de aeronave em que não há piloto embarcado para navegação. Podem ser<br />
controlados através de comunicação em rádio frequência, ou navegar de forma autônoma<br />
após um plano de vôo definido anteriormente.<br />
Há três classificações para aeronaves sem pilotos, excluindo os mísseis, que são<br />
considerados armamentos. Segundo Fahlstrom e Gleason (2012). Os VANTs, o VARPs<br />
(Veículos Aéreo Remotamente Pilotado) e os chamados “drones”. A princípio todos são<br />
considerados VANTs, pois este termo é genérico e serve para qualquer aeronave sem piloto<br />
a bordo. O VARP obrigatoriamente possui um piloto em base terrestre que controla<br />
remotamente a aeronave em tempo real. A trajetória, a altitude e a velocidade, são<br />
ajustadas por dispositivos com alavancas que transmitem os comandos por rádio<br />
frequência. Em se tratando de um VARP com objetivo de lazer, é denominado de<br />
aeromodelo, um hobby amplamente praticado em todo o mundo.<br />
Por outro lado, o termo “drone” foi incluso pela imprensa e público em geral para<br />
qualquer aeronave não tripulada, desde militar até para uso pessoal. O correto para o termo<br />
“drone” é somente aeronaves com funcionalidades limitadas, persistentemente maçantes,<br />
monótonos, de forma indiferente, com a principal serventia ser um avião de alvo<br />
(FAHLSTROM; GLEASON, 2012).<br />
Histórico da Tecnologia<br />
O desenvolvimento dessas aeronaves se intensificou nas últimas duas décadas,<br />
sobretudo devido ao estrondoso avanço tecnológico que se tem observado principalmente<br />
no que diz respeito à eletrônica, a robótica, a fabricação de materiais especiais e as TICs<br />
(Tecnologias da Informação e Comunicação). As TICs, da qual fazem parte a informática e a<br />
Internet, tem permitido uma verdadeira revolução no que diz respeito à disseminação do<br />
conhecimento e compartilhamento de informações, que tem promovido uma rápida<br />
popularização da tecnologia.<br />
Mas apesar dos avanços tecnológicos mais significativos em relação aos VANTs<br />
serem recentes, essa é uma indústria cujo esforço de desenvolvimento vem de mais longe.<br />
Os estudos sobre VANT iniciaram em 1911, quando Elmer Sperry, inventor do<br />
giroscópio, intrigou-se com a aplicação de aeronaves rádio controladas. Sperry obteve<br />
suporte financeiro da Marinha, e em 1915, junto com Dr. Peter Cooper Hewitt, conhecido<br />
pelo seu trabalho com rádio, iniciaram suas pesquisas (KEANE; CARR, 2013).<br />
3
Geotecnologia para o meio rural<br />
Neste período iniciou-se a Primeira Guerra Mundial, e Nikola Tesla, importante<br />
cientista e inventor (naturalizado americano) acreditava que aeronaves armadas e sem<br />
pilotos poderiam ser utilizados para defender os EUA (DEMPSEY, 2014). O primeiro vôo de<br />
um VANT foi durante a Primeira Guerra Mundial, em 1918, patrocinada pela Força Aérea<br />
Americana. O protótipo Kettering Bug, criado por Charles Kettering, era denominado de<br />
“torpedo aéreo”, pois consistia em um míssil com asas duplas com um lançador rudimentar.<br />
Foi o primeiro VANT que não era necessário um piloto dentro do veículo (KATZ, 2014).<br />
Em 1935, Reginal L. Denny, veterano da Primeira Guerra Mundial, fundou a<br />
Radioplane Corporation, com o objetivo de desenvolver VANTs relativamente grandes como<br />
alvo de treinamento para artilharia antiaérea (KATZ, 2014).<br />
Os VANTs foram utilizados para fins militares tanto na primeira como segunda guerra<br />
mundial, porém, teve grandes avanços na década de 60 em missões na guerra da Korea<br />
(KEANE, CARR, 2013). Mas o mercado de VANTs no setor bélico consolidou-se em 1985<br />
com a criação da aeronave não tripulada Pionner, que participou em mais de 300 missões<br />
durante a Operação Tempestade no Deserto (DEMPSEY, 2014).<br />
No Brasil, o primeiro VANT foi desenvolvido pela extinta Companhia Brasileira de<br />
Tratores (CBT) em parceria com o Centro Tecnológico da Aeronáutica (CTA). O CBT BQM-<br />
1BR, com peso de 61 kg e velocidade máxima de 560 km/h, foi fabricado em 1982 com o<br />
objetivo de mapear e vigiar áreas perigosas e principalmente servir de alvo aéreo para<br />
treinamento militar (Figura 1.1).<br />
Figura 1.1 Protótipo do VANT CBT BQM-1BR fabricado pela CBT no<br />
Brasil.<br />
Fonte: http://www.museutam.com.br/aeronaves_detalhe.php?id=88596<br />
4
Pereira et al.<br />
Outro projeto que iniciou os experimentos sobre VANT no Brasil foi o Acauã,<br />
desenvolvido pelo Centro Técnico Aeroespacial (CTA). Uma aeronave rádio controlada com<br />
5,1 metros de envergadura com peso de 120 kg e velocidade máxima 100 km/h. Este<br />
projeto foi paralisado por falta de recursos, mas foi precursor para os futuros projetos no<br />
Brasil (ANAC, 2014).<br />
Em 1996, o Centro de Pesquisas Renato Archer (CenPRA) com apoio do Ministério<br />
da Ciência e Tecnologia do Governo Federal Brasileiro, idealizou o projeto Aurora com o<br />
objetivo de desenvolver um VANT autônomo, utilizando dirigíveis como plataforma. Este<br />
projeto iniciou as operações no Brasil para sensoriamento remoto, pois um dirigível em<br />
escala menor pode voar em baixa altitude e velocidade, tem capacidade de pairar, alta<br />
manobrabilidade e principalmente baixo custo (ANAC, 2014).<br />
Com o avanço da tecnologia e abertura de mercado de vários países, a utilização de<br />
VANTs passou a tomar conta no mercado civil. Circuitos integrados em escala reduzida,<br />
motores elétricos mais econômicos e menores, e o grande avanço no armazenamento de<br />
energia em baterias leves, permitiram que não só indústrias como pessoas construírem seu<br />
próprio VANT.<br />
Situação atual do mercado<br />
Segunda uma pesquisa da Teal Group (2014), empresa de pesquisa sobre a<br />
indústria aeroespacial e de defesa, estima-se que o orçamento para desenvolvimento de<br />
VANTs para a próxima década seja em torno de 91 bilhões de dólares, sendo 86% de uso<br />
militar e 14% de uso civil.<br />
No Brasil, há diversas empresas que entraram no ramo de drones atendendo<br />
objetivos variados, algumas delas especializadas na prestação de serviços para a<br />
agricultura, porém, a maioria é construtora de VANTs e disponibilizam no mercado seus<br />
protótipos.<br />
Devido ao crescimento do hobby pelo aeromodelismo, houve um crescimento na<br />
indústria de peças de reposição a nível mundial. O Brasil é um grande importador de peças<br />
dos Estados Unidos e China. Este crescimento impactou no desenvolvimento de VANTs<br />
caseiros de baixo custo.<br />
O mercado brasileiro<br />
Algumas empresas brasileiras são destaques no desenvolvimento de VANTs. A<br />
XMobots, por exemplo, foi a primeira empresa a ganhar autorização da ANAC a fazer vôos<br />
experimentais. Seu produto atual, o Echar 20B (Figura 1.2), é um VANT com asa fixa com<br />
5
Geotecnologia para o meio rural<br />
envergadura pouco mais de 2 metros indicado para um monitoramento de propriedades<br />
rurais com áreas de 1 hectare a 2000 hectares.<br />
Figura 1.2 VANT Echar 20B sob sua plataforma de lançamento.<br />
Fonte: http://www.xmobots.com/Versions/BR/Sistemas/VANT/VANT.html<br />
Por outro lado, a SkyDrones desenvolve microVANTs desde 2008, especializados<br />
em plataformas multirotores que são também conhecidos como Quadricópteros e<br />
Hexacópteros. Seus drones possuem a capacidade de gerar fotografias georeferenciadas<br />
para a agricultura de precisão (Figura 1.3).<br />
Figura 1.3 VANT SPYDER XL.<br />
Fonte: http://www.skydrones.com.br/content/skydrones/produtos.aspx?pid=9<br />
Seu modelo mais atual, o Zangão V (Figura 1.4) possui plataforma de asa fixa com<br />
envergadura de 1,60 metros e autonomia de 30 a 60 minutos. Ainda, permite um vôo<br />
autônomo após um pré-planejamento de vôo.<br />
6
Pereira et al.<br />
Figura 1.4 VANT Zangão V em sobre sua plataforma de lançamento e em vôo.<br />
Fonte: http://skydrones.com.br/content/skydrones/produtos.aspx?pid=12<br />
Outra empresa brasileira de destaque internacional é a Flight Tech. Seus produtos<br />
foram desenvolvidos em parceria com as Forças Armadas Brasileiras visando também<br />
atender o mercado privado. A FT foi a primeira empresa brasileira a fazer um VANT voar<br />
autonomamente, sendo responsável pela tecnologia de pouso e decolagem automática. É<br />
pioneira em exportação de VANTs (Figura 1.4).<br />
Figura 1.5 VANT Horus FT100 utilizado pelo<br />
Exército Brasileiro.<br />
Fonte:http://www.defesanet.com.br/laad2011/noticia/5<br />
30/Flight-Technologies--agora-parte-do-grupo-<br />
Synergy-Defesa-e-Seguranca/<br />
Já a Harpia Sistemas tem como meta ser a Embraer das aeronaves remotamente<br />
pilotadas. Esta empresa foi concebida a partir de três empresas atuantes no segmento:<br />
Embraer Defesa e Segurança, AEL Sistemas e Avibras. Sua característica comparada com<br />
as demais é a utilização de tecnologia de ponto. Ela desenvolve VANTs de várias categorias<br />
para diversas finalidades.<br />
7
Geotecnologia para o meio rural<br />
E por último, outra empresa brasileira, a AGX, também tem desenvolvido tecnologia<br />
nacional na fabricação e controle de VANTs agrícolas, bem como em softwares de<br />
tratamento de imagens. A AGX trabalha em projetos com parceria da Embrapa e USP,<br />
ambas de São Carlos - SP (Figura 1.6).<br />
Figura 1.6 VANT AGPlane.<br />
Fonte: http://www.agx.com.br/n2/<strong>pag</strong>es/?opt=airplane_history<br />
Em relação a empresas estrangeiras que se destacam no Brasil, a SenseFly é líder<br />
em atuação nacional. Além de revender seus VANTs para o consumidor final, diversas<br />
empresas tem adquirido sua solução para prestar serviços aos agricultores. A solução<br />
específica para a agricultura é o drone “eBee Ag“ (Figura 1.7), que possui cinco tipos de<br />
câmeras com funcionalidades diferentes, como para indicação de biomassa, discriminação<br />
de culturas e acompanhamento de crescimento, medição de estresse da planta, etc.<br />
Figura 1.7 VANT eBee Ag juntamente com seu aparato de imageamento.<br />
Fonte: https://www.sensefly.com/drones/ebee-ag.html<br />
8
Pereira et al.<br />
Produtos gerados pelos VANTs<br />
O emprego de VANTs em geral é diverso o que permite uma ampla gama de<br />
aplicações, indo desde os usos militares (exemplo: reconhecimento de alvos e ataques com<br />
misseis) até a utilização civil mais popular como geração de fotografias panorâmicas e<br />
filmagens de evento.<br />
Atualmente, em geral os produtos oriundos das ações dos VANTs mais utilizado são<br />
as imagens aéreas, sejam fotografias ou vídeos (que podem ser transmitido em tempo real).<br />
As diversas aplicações que se tem notícia trabalham basicamente com esses dois tipos de<br />
dados.<br />
Fotografias aéreas<br />
Essas imagens podem ser geradas já georreferenciadas caso o VANT e/ou a câmera<br />
possua sistema GPS integrado. Caso não possua GPS, as imagens podem ser<br />
georreferenciadas posteriormente através de correção geométrica em softwares<br />
convencionais. Existem softwares específicos para georreferenciamento e ortorretificação de<br />
imagens de imagens oriundas de VANTs, inclusive tais software são oferecidos juntamente<br />
com a aeronave.<br />
Mosaico de imagens aéreas<br />
Como resultado do imageamento, são produzidas diversas cenas de foto e essas<br />
precisam ser mosaicadas para a obtenção de uma visualização de toda a área imageada<br />
(Figura 1.8). Podem ser utilizados softwares convencionais de processamento digital de<br />
imagens ou os softwares oferecidos no pacote comercial dos VANTs.<br />
Figura 1.8 Cenas de fotografias aéreas de VANT e mosaico gerado.<br />
Fonte: http://www.geoagri.com.br/sensefly/fotos.html<br />
9
Geotecnologia para o meio rural<br />
Geração vídeos aéreos<br />
Assim como para as fotografias os vídeos (Figura 1.9) podem ser gerados e<br />
armazenados na memória da câmera para posteriormente serem visualizados ou podem ser<br />
transmitidos em tempo real. Para a transmissão em tempo real, é necessário que haja uma<br />
estrutura que permita transmissão e recepção, via rádio, wireless, etc. (Figura 1.10).<br />
Figura 1.9 Exemplo de vídeo gravado com VANT para<br />
monitoramento panorâmico de lavouras.<br />
Fonte: www.youtube.com/watch?v=OP93qa1ExZU<br />
Figura 1.10 Exemplo de estrutura para transmissão<br />
em tempo real com First Person View (FPV).<br />
Fonte: Adaptado de http://www.droneimages.com.br/<br />
noticias/transmissao-ao-vivo-de-imagens-aereas-com-drone<br />
Potencial de aplicação no meio rural<br />
O potencial de utilização desta tecnologia no meio rural é grande. O meio rural em si<br />
já é vasto, portanto, vasta também é a gama de possibilidades de aplicações utilizando<br />
VANTs, sobretudo no que diz respeito à utilização de imagens áreas.<br />
10
Pereira et al.<br />
O uso de fotografias aéreas oriundas de vôos com aeronaves convencionais é<br />
utilizado desde o início do século passado para ações de reconhecimento, monitoramento e<br />
mapeamento de áreas rurais.<br />
Já no final do século XX iniciou-se outro tipo de imagens que passaram a ser<br />
utilizadas, que são as oriundas de satélites de observação, que passam a gerar imagens por<br />
meio de sensores especiais, que veem além do visível ao olho humano. Dentre esses<br />
sensores, estão os que operam na região (comprimento de onda) do infravermelho médio e<br />
próximo e os termais. À utilização e manipulação desse tipo imagens dá-se o nome de<br />
sensoriamento remoto.<br />
Apesar das aerofotos e das imagens de satélite ser cada uma em seu tempo uma<br />
revolução tecnológica, proporcionaram uma visão diferenciada da superfície terrestre,<br />
contudo, essas tecnologias possuem algumas limitações. Dentre as limitações estão o custo<br />
do imageamento, seja ele por avião ou satélite, uma vez que as câmeras são caras, no caso<br />
de avião, sem falar no custo da aeronave em si. No caso dos satélites, o custo e a<br />
complexidade de desenvolvimento bem como de lançamento são altíssimos, o que implica<br />
em risco elevado. E ambos, satélite e avião, possuem outra limitação importante que é a<br />
climática, principalmente em relação a chuvas e cobertura de nuvens, que podem inviabilizar<br />
completamente o imageamento em períodos específicos.<br />
Com o advento da utilização dos VANTs para imageamentos, cria-se mais uma<br />
opção para realização deste tipo de levantamento, ou seja, os VANTs vêm para somar,<br />
sendo mais uma alternativa de altíssima tecnologia para os trabalhos de mapeamento e<br />
monitoramento, sejam eles com imagens comuns ou de sensoriamento remoto.<br />
Dessa forma o geoprocessamento, o ramo da geografia e da cartografia que trata do<br />
processamento de informações geográficas, passa a contar com mais uma ferramenta, os<br />
drones ou VANTs. E dentro da vastidão do meio rural a utilização das técnicas de<br />
geoprocessamento podem fornecer importantes subsídios para contribuir com seu<br />
desenvolvimento sustentável.<br />
Agricultura<br />
Na agricultura as técnicas de geoprocessamento podem apoiar à tomada de<br />
decisões de agricultores e técnicos, de diversas maneiras.<br />
Monitoramento agrícola<br />
O monitoramento pode ser realizado de várias formas, que podem ser por vídeo<br />
oriundo de sobrevoo dos talhões para vistoria ou acompanhamento do desenvolvimento das<br />
11
Geotecnologia para o meio rural<br />
culturas (Figura 1.9). Essa possibilidade permite ampliar a visão do técnico ou do agricultor,<br />
de modo que possam ver o comportamento da cultura, diferentemente da visão que se tem<br />
estando em solo. Além da geração de vídeos de sobrevoo, podem ser feitas fotografias da<br />
área em questão, que são processadas posteriormente. No caso das fotografias, quando<br />
processadas em um sistema de informação geográfica (SIG) ou sistemas de desenho<br />
assistido por computador (CAD) é possível realizar análises temporais comparando os<br />
diferentes estágios de desenvolvimento e inclusive comparar fases de uma safra com outra.<br />
Para a agricultura o grande diferencial da utilização de VANTs para imageamento é a<br />
possibilidade de realizar diversos vôos durante todos os estádios de desenvolvimento da<br />
cultura, sem ter que aguardar a passagem do satélite, que tem período de revisita longo e<br />
predeterminado, podendo ainda coincidir com existência de nuvens.<br />
Algumas verificações automatizadas podem ser realizadas em softwares específicos<br />
utilizando as imagens geradas por VANTs, para mapeamento de falhas nas linhas de plantio<br />
(Figura 1.11).<br />
Figura 1.11 Mapeamento de falhas nas linhas de plantio.<br />
Fonte: http://droneng.com.br/wp-content/uploads/2015/02/DronENG_Agricultura.pdf<br />
Integração com sistemas de Agricultura de precisão.<br />
Além de ter a função de monitoramento um levantamento com VANT, desde que<br />
possua os instrumentos necessários, pode servir como importante ferramenta de apoio às<br />
técnicas de agricultura de precisão. Pois através das imagens é possível verificar a<br />
existência de manchas ou reboleiras não vistas ao nível do solo, permitindo assim o<br />
georreferenciamento das mesmas para análise e enventual correção localizada.<br />
Apenas utilizando câmeras comuns (RGB) isso é possível de ser feito, mas podem<br />
ser utilizadas também câmeras com sensores especiais, como os de infravermelho próximo<br />
(NIR) ou multispectrais, que permitem medir as condições de saúde da planta em termos de<br />
quantidade de biomassa, atividade fotossintética, etc.<br />
12
Pereira et al.<br />
Uma das técnicas que permitem esse medição é a geração do indíce de vegetação<br />
(NDVI) (Figura 1.12 e 1.14). De posse desse índice é possível, inclusive, a realização de<br />
estimativas de safra com relativa antecedência.<br />
Figura 1.12 Mapa com índice vegetação de um talhão de cana-deaçúcar<br />
revelando a existência de falhas e machas (áreas em vermelho)<br />
e a produção estimada.<br />
Fonte: http://www.geoagri.com.br/sensefly/fotos.html<br />
Figura 1.13 Índice de vegetação revelando nível de<br />
stress em plantações (áreas em amarelo e vermelho).<br />
Fonte: http://droneng.com.br/wp-content/uploads/2015/ 02/<br />
DronENG_Agricultura.pdf<br />
13
Geotecnologia para o meio rural<br />
Outra técnica importante que pode auxiliar técnicos e agricultores na condução de<br />
uma cultura é a detecção de plantas invasoras, que dependendo do estádio de<br />
desenvolvimento da mesma, não é possível ser visualizada em nível de solo. Como o<br />
comportamento espectral de uma espécie tende a ser diferente da outra é possível<br />
diferenciar a invasora.<br />
Figura 1.14 Detecção de plantas invasoras (em verde claro)<br />
em um talhão agrícola.<br />
Fonte: Embrapa CNPDIA http://www.cnpm.embrapa.br/<br />
projetos/agspec/apres/vants.pdf<br />
Pecuária<br />
As possíveis aplicações do uso de VANTs epecificamente para a pecuária ainda são<br />
poucas, apesar de possível a utilização de parte das técnicas utilizadas em agricultura e<br />
meio ambiente, pela similaridade dos meios, podendo ser aplicado para a contagem de<br />
amimais em pastejo (Figura 1.15).<br />
14<br />
Figura 1.15 Contagem de bovinos em pasto.<br />
Fonte: http://www.xmobots.com/Content/Photos/AerialSurvey/IMG_2672.JPG
Pereira et al.<br />
Meio ambiente<br />
No campo ambiental há uma série de aplicações que pode ser empreendidas com<br />
VANTs, seja em tarefas de mapeamento, monitoramento, vigilância e apoio a missões de<br />
fiscalização.<br />
Alguns exemplos do potencial de utilização de VANTs em aplicações relacionadas a<br />
meio ambiente:<br />
Mapeamento agroambiental.<br />
Mapeamento e monitoramento de APPs (área de preservação permanente).<br />
Monitoramento de áreas de mananciais.<br />
Monitoramento de uso e ocupação do solo.<br />
Monitoramento de reservas e parques.<br />
Monitoramento de rios e lagos.<br />
Vigilância para detecção de invasão em áreas protegidas em geral.<br />
Apoio à fiscalização ambiental em geral (ex: desmatamento).<br />
Apoio à fiscalização de e de uso do solo.<br />
Apoio à fiscalização de mineração ilegal.<br />
Figura 1.16 Área com exploração mineral ilegal.<br />
Fonte: CORDEM/DNPM - UNB http://wiki.dpi.inpe.br/lib/exe/fetch.php?media=<br />
workshopvants:workshopvants:vant_dnpm_sjc2.pdf<br />
15
Geotecnologia para o meio rural<br />
Figura 1.17 Dragagem ilegal de areia.<br />
Fonte: CORDEM/DNPM - UNB http://wiki.dpi.inpe.br/lib/exe/fetch.php?<br />
media=workshopvants:workshopvants:vant_dnpm_sjc2.pdf<br />
Aplicações em geral para o meio rural<br />
Além de aplicações voltadas especificamente para a agropecuária e meio ambiente,<br />
os VANTs podem ser muito úteis para outros fins no meio rural.<br />
A administração pública pode utilizar os VANTs para ações que auxiliam na gestão<br />
pública do meio rural, como por exemplo:<br />
Mapeamento de uso e ocupação do solo para subsidiar a elaboração de planos e<br />
políticas municipais.<br />
Mapeamento e monitoramento de estradas rurais.<br />
Reconhecimento de áreas e acompanhamento de obras.<br />
Acompanhamento de eventos climáticos (desastres, enchentes, etc.).<br />
Empresas e cooperativas agropecuárias também podem utilizar VANTs para<br />
mapeamento de suas áreas atuação.<br />
Considerações finais<br />
Os VANTs ou drones e todo o seu potencial de utilização em qualquer segmento,<br />
sem dúvida nenhuma, já é considerado como uma impressionante revolução tecnológica.<br />
16
Pereira et al.<br />
A possibilidade do emprego de VANTs em aplicações voltadas ao meio rural marcará<br />
um importe avanço no que diz respeito à gestão e controle do meio rural, seja em atividades<br />
mapeamento e monitoramento ou mesmo de fiscalização.<br />
Tal tecnologia evoluiu muito rapidamente nas últimas décadas e permitiu a essas<br />
aeronaves substituir o uso de instrumentos e meios até então utilizados, como aviões<br />
convencionais e satélites.<br />
Os VANTs são capazes de executar o mesmo tipo de serviço dos demais e com<br />
custo de aquisição e operação muito inferior. Além disso, tem a facilidade de operação<br />
devido ao tamanho reduzido e também a capacidade de voar em baixa altitude e podendo<br />
ser operados em espaços reduzidos. Tudo isso proporcionando menor risco para pessoas,<br />
animais e edificações.<br />
Obviamente que tais aparelhos também possuem desvantagens em relação ao seu<br />
uso e operação, como menor estabilidade de vôo, exigindo a restrição de vôo em<br />
determinadas condições de vento, bem como algumas dificuldades e pousos e decolagens<br />
para alguns modelos de aeronaves. Também possuem limitações em relação altitude de<br />
vôo, pois possuem condições inferiores a de uma aeronave convencional e principalmente a<br />
limitação quanto à autonomia de vôo, uma vez que a maioria dos VANTs de uso civil<br />
utilizam baterias elétricas, diferentemente de alguns drones de emprego militar ou policial<br />
que utilizam combustível especial, tendo assim maior autonomia.<br />
Porém mesmo considerando as desvantagens que até então são observadas, o uso<br />
de VANTs no meio rural é absolutamente promissor, e isso já pode ser observado em<br />
trabalhos que algumas instituições de pesquisas vêm desenvolvendo, como a Embrapa<br />
(CNPDIA - São Carlos/SP e CNPM - Campinas/SP), a USP São Carlos/SP entre outras.<br />
Além das empresas de geotecnologias e agricultura de precisão que já comercializa esse<br />
tipo de equipamento, inclusive já prestando serviços a clientes do meio rural.<br />
Sendo assim, com base no estudo apresentado neste artigo, sugere-se que as<br />
instituições de ensino e de pesquisa incorporem o tema VANT ou os produtos e serviços<br />
relacionados ao mesmo, como parte de ementas cursos e como motivo de pesquisa<br />
científica, para que os benefícios propostos pela tecnologia sejam efetivamente<br />
empregados.<br />
Referências consultadas<br />
ANAC. Projeto Aurora. Disponível em Acesso em: 15 out. 2014.<br />
DEMPSEY, M. E. Eyes of the Army: U.S. Army Roadmap fro Unmanned Aircraft Systems 2010-<br />
2035. Disponível em: Acesso em: 13 out. 2014.<br />
17
Geotecnologia para o meio rural<br />
FAHLSTROM, P.; GLEASON, T. Introduction to UAV Systems. 4. Ed. Chichester: John Wiley &<br />
Sons, 2012.<br />
KATZ, K. P. Before Predator: The History os USAF Remotely Piloted Aircraft. Disponível em<br />
Acesso: 13 out. 2014.<br />
KEANE, J. F.; CARR, S. S. A Brief History of Early Unmanned Aircraft. Johns Hopkins APL<br />
Technical Digest. v. 32, n. 3, p. 558-571, 2013.<br />
NOVO, E. M. L. M. Sensoriamento Remoto, Princípios e Aplicações. 3ed. São Paulo: Edgard<br />
Blucher, 2008. 363p.<br />
SCHOWENGERDT, R. A. Remote Sensing - Models and Methods for Image Processing. 3ed.<br />
San Diego: Academic Press, 2007. 515p.<br />
TEAL GROUP. Teal Group Predicts Worldwide UAV Market. Disponível em <<br />
http://www.tealgroup.com/index.php/about-teal-group-corporation/press-releases/118-2014-uav-pressrelease><br />
Acesso: 10 out. 2014.<br />
18
Capítulo 2<br />
Agricultura conservacionista como alternativa<br />
para minimizar processos físicos de<br />
degradação do solo<br />
Cezar Francisco Araujo-Junior 1<br />
Fábio Rogério Trizotti Rosa 2<br />
Paola Caroline Lammel 3<br />
Bruno Henrique Martins 4<br />
1 Pesquisador do Instituto Agronômico do Paraná - IAPAR, Rodovia Celso Garcia Cid, km 375, CEP: 86047-902<br />
Londrina, Paraná, e-mail: cezar_araujo@iapar.br; Professor do curso de pós-graduação em Agricultura<br />
Conservacionista do IAPAR e coordenador da Área de Concentração Manejo Conservacionista dos Recursos<br />
Naturais.<br />
2 Engenheiro Agrônomo, Mestrando em Agricultura Conservacionista do Instituto Agronômico do Paraná -<br />
IAPAR, Bolsista da CAPES. e-mail: fabiotrizotti@gmail.com<br />
3 Engenheira Agrônoma, Mestranda em Agricultura Conservacionista do Instituto Agronômico do Paraná -<br />
IAPAR. e-mail: agropaolalammel@gmail.com<br />
4 Químico, Doutor em Química, Bolsista do Programa Nacional de Pós-Doutorado – PNPD / Coordenação de<br />
Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES vinculado ao Programa de Pós-Graduação em<br />
Agricultura Conservacionista do IAPAR. . e-mail: brn0321@gmail.com<br />
__________________________________________________________________________________________<br />
Introdução<br />
A Agricultura Conservacionista (AC) é definida como um sistema de produção<br />
agrícola baseado no manejo integrado do solo, água e recursos agrícolas (Food and<br />
Agriculture Organization of the United Nations – FAO, 2002). Tal sistema tem por objetivo<br />
fazer melhor uso dos recursos naturais por meio do manejo integrado do solo, água e<br />
recursos biológicos combinado com entradas externas limitadas (fertilizantes minerais,<br />
defensivos agrícolas e etc.).<br />
A prática agrícola de caráter conservacionista contribui para a preservação ambiental<br />
e para a sustentabilidade agrícola da produção pela manutenção permanente ou<br />
semipermanente de cobertura orgânica do solo, nesse sentido, a Agricultura<br />
Conservacionista tem surgido como uma alternativa à agricultura convencional (preparo do
Agricultura conservacionista como alternativa para minimizar...<br />
solo, uso indiscriminado de defensivos agrícolas, fertilizantes e maquinários), os quais,<br />
resultam em perdas na produtividade do solo devido à processos de degradação do solo tais<br />
como, erosão, compactação, encrostamento superficial, depleção da matéria orgânica,<br />
perda da biodiversidade, acidificação, lixiviação entre outros.<br />
A Agricultura Conservacionista é considerada uma abordagem holística para o<br />
manejo e conservação do solo e da água e preservação dos recursos naturais (REICOSKY;<br />
SAXTON, 2007). O sistema de semeadura direta de qualidade é a prática da Agricultura<br />
Conservacionista mais difundida e eficiente para o manejo integrado do solo e da água. Este<br />
sistema implica na interação de práticas biológico-culturais com práticas mecânico-químicas,<br />
pressupondo os requisitos básicos deste sistema (MUZILLI, 2006) similares aos princípios<br />
básicos da Agricultura Conservacionista.<br />
Os princípios básicos da agricultura conservacionista propostos pela FAO e adotados<br />
amplamente na literatura são: (i) redução crítica ou inexistência de quaisquer distúrbios no<br />
solo (ii) preservação de cobertura permanente ou semipermanente (resíduos de culturas) e<br />
(iii) rotação de culturas economicamente viáveis (FAO, 2002; CASÃO JUNIOR et al., 2006;<br />
REICOSKY; SAXTON, 2007; GOVAERTS et al., 2009; DERPSCH, 2013). Conforme relata<br />
Derpsch (2013) o quarto princípio, consiste na manutenção das raízes sempre vivas no<br />
campo e tem recebido atenção crescente devido ao papel destas estruturas na manutenção<br />
da atividade biológica e regulagem de processos entre o solo e a atmosfera.<br />
Além dos princípios atrelados aos sistemas conservacionistas de produção, a<br />
sustentabilidade do sistema de semeadura direta depende de fatores relacionados às<br />
culturas envolvidas no sistema de produção, às condições edafoclimáticas e ambientais<br />
(SOANE et al., 2012) bem como, suas interações.<br />
Benefícios proporcionados pela agricultura conservacionista<br />
Os resíduos de culturas remanescentes na superfície de solo e redução de distúrbios<br />
mecânicos do solo minimizam a taxa de decomposição de coberturas vegetais e<br />
mineralização de matéria orgânica do solo - MOS, reduzem o fluxo de gases de efeito estufa<br />
emitido em áreas submetidas às atividades agrícolas e os processos de degradação físicos<br />
do solo. Práticas de agricultura conservacionista tem o potencial de aumentar o conteúdo de<br />
MOS e carbono acumulado no solo na ordem de 1,0 Mg ha -1 ano -1 em regiões de clima<br />
tropical (BLANCHART et al., 2007) e 0,4 Mg ha -1 ano -1 em temperado (OORTS et al., 2007).<br />
A proteção trazida pela cobertura do solo é decisiva sobre formação da matéria<br />
orgânica do solo a temperatura e umidade do solo, reduzindo as oscilações de temperatura<br />
da camada superficial do solo, e como reflexo a menor evaporação e maior disponibilidade<br />
de água às plantas (DERPSCH et al., 1991). Além disso, a matéria orgânica do solo<br />
20
Araujo Júnior et al.<br />
desempenha função crucial para a manutenção da produtividade em solos tropicais,<br />
atuando como fonte de energia, geradora de cargas dependentes de pH, além de promover<br />
a diversidade biológica, auxiliando na qualidade do solo e composição dos ecossistemas.<br />
A definição clássica de MOS é a de conjunto heterogêneo de substâncias (húmicas e<br />
não húmicas) derivadas da decomposição microbiana de resíduos de plantas e animais<br />
(JENKINSON, 1988). Segundo Trumbore (1997), a fração não-húmica da MOS é, por<br />
convenção, dividida em três parcelas, sendo: (i) parcela ativa com taxa de decomposição de<br />
anos (exsudatos de raiz, resíduos de plantas rapidamente decompostos), (ii) parcela<br />
intermediária com taxa de decomposição de décadas e, (iii) parcela passiva com período de<br />
decomposição de séculos ou milênios, constituída por matéria orgânica estabilizada por<br />
mecanismos físicos ou químicos.<br />
A MOS pode ser caracterizada em definição mais contemporânea como sendo<br />
mistura complexa de substâncias parcialmente decompostas (moléculas orgânicas, tais<br />
como polissacarídeos, lignina, biopolímeros alifáticos, taninos, lipídeos, proteínas e amino<br />
açúcares) derivadas tanto de resíduos de plantas e animais, quanto de biomassa microbiana<br />
(STOCKMANN et al., 2013). Existe uma série de fatores ambientais interdependentes que<br />
influenciam diretamente em sua composição, tais como: tipo de solo, condições climáticas,<br />
topografia da região, vegetação, microbiota do solo e práticas de uso (VEUM et al., 2014).<br />
A cobertura vegetal resultante de palhada de trigo picada aplicada em superfície em<br />
Cambissolo Háplico com 70 g kg -1 de argila, influenciaram a compactação do solo, a<br />
nodulação e a fixação biológica de nitrogênio em soja (SICZEK; LIPIEC, 2011). Estes<br />
autores concluíram que o efeito benéfico da cobertura na fixação biológica de nitrogênio<br />
caracterizado pela atividade da nitrogenase poderia em grande parte ser devido a melhoria<br />
no regime hídrico. Além do regime hídrico, a cobertura aplicada na superfície reduz a<br />
amplitude térmica e o conteúdo de água no momento da semeadura o que pode contribuir<br />
para aumentar a eficiência da nodulação e fixação de nitrogênio.<br />
Após 125 dias, a aplicação de palha de aveia até 20 Mg ha -1 em Latossolo Vermelho<br />
eutroférrico muito argiloso (680 g kg -1 de argila) de Cascavel – PR, contribuiu para menores<br />
índices de vazios textural, o que pode estar relacionado ao aumento na porosidade<br />
estrutural (PEREIRA et al., 2013). Os benefícios proporcionados pela aplicação de altas<br />
quantidades de palha na estrutura podem estar relacionados à elevada relação C/N (> 30),<br />
grande volume radicular e alta capacidade de aprofundamento das raízes no perfil do solo<br />
como ressaltado por Muzili (2006) para a aveia preta IAPAR 61.<br />
21
Agricultura conservacionista como alternativa para minimizar...<br />
Processos de degradação físicos do solo<br />
A principal causa dos processos de degradação do solo é o uso intensivo e<br />
inadequado, o que acelera a degradação da matéria orgânica, causa alterações nas<br />
propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, reduz a produtividade das culturas, que<br />
nessas condições não conseguem expressar todo seu potencial genético (CALEGARI,<br />
1995).<br />
No Estado do Paraná, os processos físicos de degradação dos solos tem sido uma<br />
ameaça constante à maioria dos sistemas de produção. Dentre os principais processos de<br />
degradação físico do solo pode-se citar o encrostamento superficial, erosão hídrica<br />
acelerada, a compactação do solo, depleção da matéria orgânica pela oxidação do carbono<br />
orgânico do solo.<br />
O encrostamento superficial é caracterizado por modificações específicas da<br />
estrutura do solo na superfície, devido ao impacto direto das gotas de chuva que promove a<br />
quebra dos agregados e o entupimento dos poros (FARIA et al., 1998; PAGLIAI, 2007). Sua<br />
espessura varia de menos de 1 mm até 5 cm a partir da superfície do solo (PAGLIAI, 2007).<br />
Em Argissolo Vermelho-Amarelo com 510 g kg -1 de argila na camada de 0―10 cm, mantido<br />
sem vegetação pela associação dos herbicidas de pré e pós-emergência, o encrostamento<br />
superficial foi observado até 15 mm (FARIA et al., 1998).<br />
As modificações da estrutura na superfície do solo causadas pelo impacto direto das<br />
gotas de chuva são resultantes da redução no tamanho e na quantidade dos poros, na<br />
condutividade hidráulica do solo saturado (PAGLIAI, 2007), no aumento da resistência<br />
mecânica do solo, medida pela resistência à penetração ou outro índice de resistência do<br />
solo, bem como, aumento nos valores de capacidade de suporte de carga, os quais podem<br />
ser utilizados na identificação do encrostamento superficial (ARAUJO JUNIOR et al., 2008).<br />
Em Latossolo Vermelho distroférrico com 520 g kg -1 de argila, a utilização constante<br />
de herbicidas de contato e ou de translocação (herbicidas de pós-emergência) apresentam a<br />
vantagem de deixar uma cobertura morta que protege o solo contra erosão, além de<br />
conservar a umidade do solo, contribuindo para a sustentabilidade do sistema. Em<br />
contrapartida, a utilização de herbicidas de pré-emergência em cultivos perenes, promove<br />
redução no teor de matéria orgânica, aumento na densidade do solo, redução no volume<br />
total de poros e menor estabilidade de agregados, além de permitir a formação do<br />
encrostamento superficial e de apresentar baixa argila dispersa em água, indicando alta<br />
dispersão seguida de processo erosivo (ALCÂNTARA; FERREIRA, 2000).<br />
A compactação do solo é definida como deformação volumétrica resultante da<br />
expulsão de ar dos poros quando submetido à pressões externas. A compactação do solo<br />
tem sido identificada como uma das principais causas de degradação do solo ao redor do<br />
22
Araujo Júnior et al.<br />
mundo, ameaçando a produtividade do solo, aumento da erosão e do escorrimento<br />
superficial (CANILLAS; SALOKHE, 2001).<br />
Nos anos 70, o rápido crescimento da agricultura no Estado do Paraná trouxe<br />
também o aumento da erosão hídrica. Para contornar o problema, programas estaduais<br />
passaram, então, a incentivar a construção de terraços, geralmente comunitários. No<br />
entanto, o problema principal de degradação das terras naquele momento era a<br />
compactação do solo causada pelo uso intensivo, por dezenas de anos, de grades aradoras.<br />
Embora o tamanho dos terraços tenha aumentado, chegando a barreiras gigantes<br />
chamadas “murundus” bastante eficazes em barrar o escorrimento de água sobre a<br />
superfície do terreno, não se resolveu definitivamente o problema, porque os terraços não<br />
têm efeito sobre a compactação (CASTRO FILHO et al., 2002).<br />
A cobertura presente na superfície do solo no sistema de semeadura direta tem por<br />
finalidade a proteção do solo contra o impacto das gotas de chuva e do escorrimento<br />
superficial durante o período chuvoso, reduzindo os efeitos da erosão e auxiliando na<br />
recuperação das propriedades físicas e químicas do solo (BERTONI; LOMBARDI NETO,<br />
2012).<br />
A cobertura do solo com resíduos vegetais é o fator mais importante que influi sobre<br />
a infiltração da água no solo, independente do tipo de preparo utilizado (DERPSCH;<br />
CALEGARI, 1985). As plantas de cobertura auxiliam a infiltração da água também pela<br />
redução da velocidade de escoamento da enxurrada e a formação de canalículos após a<br />
decomposição das raízes (bioporos), agindo como subsolador biológicos nas camadas<br />
adensadas e/ou compactadas do solo por meio do sistema radicular agressivo (KEMPER;<br />
DERPSCH, 1981).<br />
Além da influência da cobertura vegetal, o processo erosivo é afetado por muitos<br />
outros fatores tais como método de preparo do solo e nível de declividade do solo (Cogo et<br />
al., 2003). Em áreas extremamente degradadas pelo processo erosivo com a presença de<br />
voçorocas, ocorre a exposição do horizonte B, baixo conteúdo de carbono orgânico do solo<br />
e ausência de vegetação em Cambissolo Húmico alumínico com 700 g kg -1 de argila<br />
(THOMAZ, 2012). O autor observou que a erosão nas ravinas foi caracterizada como<br />
transporte limitado, embora a perda de solo registrada na área degradada tenha sido, em<br />
média, de 394 g m -2 em cada simulação.<br />
A atividade agrícola deliberada modifica substancialmente o conteúdo de matéria<br />
orgânica do solo, devido às alterações estruturais do solo inerentes à prática. Ainda, o setor<br />
agrícola, em função de suas peculiaridades, é extremamente vulnerável aos efeitos de<br />
mudanças climáticas, distinguindo-se dos demais setores no que se refere ao tratamento do<br />
tema. Em decorrência desta característica, há maior decomposição e mineralização em<br />
regiões de clima tropical, causando perdas significativas de carbono orgânico do solo.<br />
23
Agricultura conservacionista como alternativa para minimizar...<br />
Nas últimas décadas, práticas de agricultura conservacionista, tais como: sistema de<br />
semeadura direta, manejo integrado de plantas daninhas, consórcio de culturas<br />
diversificadas, utilização de resíduos de culturas, minimização de operações de manejo, têm<br />
sido empregadas como ferramenta de manutenção de estrutura, fertilidade e qualidade do<br />
solo e, também, como práticas com potencial de mitigação de emissão de gases de efeito<br />
estufa. Neste contexto, o sistema de semeadura direta se destaca como uma das principais<br />
técnicas da agricultura conservacionista para mitigar os efeitos antropogênicos de uso e<br />
manejo do solo, bem como técnica capaz de reduzir os impactos das mudanças climáticas<br />
globais.<br />
O sistema de semeadura direta é definido como sendo um sistema de plantio /<br />
semeadura em solo sem preparo pela abertura de um sulco, trincheira ou cova com largura<br />
e profundidades suficientes para proporcionar uma cobertura adequada das sementes ou<br />
raízes com ausência de qualquer outro preparo (DERPSCH et al., 1991).<br />
Na Europa, Soane et al. (2012) estabeleceram que para caracterizar o sistema de<br />
semeadura direta, o revolvimento do solo deve ser inferior a cinco centímetros (5 cm) após a<br />
passagem dos órgãos ativos da semeadora, os quais mantém de 30% a 100% da superfície<br />
do solo coberta com resíduos das plantas. Além disso, ressaltaram que a sustentabilidade<br />
do sistema de semeadura direta na Europa depende de fatores edafoclimáticos, das culturas<br />
e ambientais. Nesta região, a compactação do solo também tem sido apontada como crítica<br />
à sustentabilidade do sistema além dos resíduos das culturas e a competição por plantas<br />
daninhas são os principais fatores que influenciam negativamente a produtividade das<br />
culturas em sistema semeadura direta.<br />
Apesar dos efeitos nocivos ao crescimento e ao desenvolvimento de plantas e danos<br />
ambientais, a compactação do solo nem sempre é nociva. Alguns autores relatam que certo<br />
nível de compactação pode ser benéfico por aumentar a área de contato entre as raízes e<br />
as partículas sólidas do solo, o que promove aumento na disponibilidade de nutrientes e na<br />
retenção e absorção de água (NHANTUMBO; CAMBULE, 2006). Para distinguir o nível de<br />
compactação benéfico e nocivo ao crescimento e desenvolvimento de plantas, Gupta;<br />
Allmaras (1987) propuseram o termo compactação excessiva.<br />
Dentre os fatores que influenciam o uso, manejo e conservação do solo e da água<br />
bem como a sustentabilidade do sistema de semeadura direta e sistemas conservacionistas<br />
de produção, destacam-se a declividade e a forma do relevo, pois estes atributos<br />
geomorfológicos influenciam utilização de máquinas (trafegabilidade e trabalhabilidade).<br />
Assim sendo, mapas de declividade dos solos do Estado de Paraná e<br />
potencialidades à mecanização tem sido gerados por meio de técnicas de<br />
geoprocessamento (HӦFIG; ARAUJO-JUNIOR, 2014) para estabelecer relações entre<br />
classes de declividade e potencialidades à mecanização (Figura 2.1), os quais podem ser<br />
24
Araujo Júnior et al.<br />
utilizados para estabelecer relações entre a ocorrências e severidade de processos de<br />
degradação físicos do solo causados pela erosão hídrica e compactação do solo.<br />
Os resultados indicaram que 39,41% das terras do município de Marechal Cândido<br />
Rondon são extremamente aptas à mecanização (declividades entre 0―5%), 40,88% são<br />
muito aptas (declividades entre 5,1―10%), 11,91% são aptas (declividades entre<br />
10,1―15%), 4,65% são moderadamente aptas (declividades entre 15,1―20%) e apenas<br />
3,15% das áreas não são recomendadas ou restritas a mecanização. Os dados<br />
apresentados para o município de Marechal Cândido Rondon demonstram o elevado<br />
potencial à mecanização dos solos deste município quanto à declividade. Além disso,<br />
ressalta-se que para o Estado do Paraná de forma geral, 86% dos solos são recomendados<br />
para mecanização, por possuírem declividades menores que 20% (HӦFIG; ARAUJO-<br />
JUNIOR, 2014). Além dos aspectos de potencialidade à mecanização, a declividade<br />
influencia as perdas de solo e água por erosão (COGO et al., 2003), os teores de matéria<br />
orgânica e a compactação do solo (IORI et al., 2014).<br />
O aumento da erosão com a declividade do terreno se deve ao aumento da<br />
capacidade erosiva da enxurrada nos declives mais acentuados (COGO et al., 2003).<br />
Perdas de solo reduzem os teores de matéria orgânica e alteram propriedades físicas como<br />
a microporosidade e a estabilidade dos agregados em água (IORI et al., 2014).<br />
Figura 2.1 Mapa de declividade com seus respectivos potenciais à<br />
mecanização para o município de Marechal Cândido Rondon, Paraná.<br />
Fonte: “Adaptado de Hӧfig; Araujo-Junior, 2014”<br />
25
Agricultura conservacionista como alternativa para minimizar...<br />
As plantas de cobertura ou resíduos de plantas daninhas nas entrelinhas de culturas<br />
perenes podem agir como protetoras da estrutura do solo, minimizando o impacto direto das<br />
máquinas e implementos das gotas de chuva e também atuando como melhoradoras da<br />
estrutura degradada, pela redução da energia cinética da gota que é quebrada pela<br />
cobertura do solo, seja pelas plantas em estado vegetativo, ou pelos restos culturais<br />
deixados por elas, dessa forma evitando a desagregação do solo e o encrostamento<br />
superficial (BERTONI; LOMBARDI NETO, 2012).<br />
Os bioporos derivados das raízes decompostas fazem parte do processo natural de<br />
melhoria das propriedades do solo, devendo ser desenvolvidos e explorados, por possuírem<br />
ótimo potencial para melhorar as propriedades do solo a custos moderados (DEXTER,<br />
1991). Plantas com maior habilidade em penetrar suas raízes em camadas compactadas e<br />
sistemas radiculares mais desenvolvidos em profundidade, oferecem melhores condições de<br />
funcionarem como processos naturais de melhoria das propriedades do solo, aumentando o<br />
número de bioporos após seu cultivo, o que favorece o desenvolvimento das culturas em<br />
sequência e proporciona a recuperação da estrutura do solo em subsuperfície (MÜLLER et<br />
al. 2001).<br />
O comprimento radicular estimado pelo método da parede do perfil do solo alcançou<br />
11,7 km m -2 para a chicória cultivada por dois anos consecutivos, em que, 95% do sistema<br />
radicular encontra-se distribuído na camada de 0―180 cm. Para uma pastagem perene de<br />
clima temperado da família Poaceae - festuca alta (Festuca arundinacea Schreb) a qual<br />
possui um sistema radicular fibroso após cultivo de aveia (Avena sativa L. `Max`) o<br />
comprimento radicular para esta espécie alcançou 10,4 km m -2 com 95% do sistema<br />
radicular na camada 0―80 cm (PERKONS et al., 2014). Estes autores demonstraram que<br />
no geral, o número de bioporos por unidade de área superficial reduziu com a profundidade.<br />
Além disso, observaram que apenas os bioporos com diâmetro superior a 5 mm<br />
aumentaram de 45―55 mm de profundidade. Portanto, os bioporos são fundamentais na<br />
condução de água no perfil do solo (KEMPER; DERPSCH, 1981), e no crescimento das<br />
culturas cultivadas posteriormente (DEXTER, 1991) pois, são responsáveis pelos processos<br />
de troca de gases entre o perfil do solo e a atmosfera.<br />
O grau de compactação ou compactação relativa é um parâmetro mais útil que<br />
densidade do solo ou a porosidade em estudos de degradação física do solo e nas<br />
respostas das raízes e das culturas (LIPIEC; HATANO, 2003). Neste texto, o termo grau de<br />
compactação foi utilizado para expressar a relação entre a densidade do solo no<br />
minirhizotrons e a densidade do solo máxima obtida pelo ensaio de Proctor com energia<br />
intermediária de compactação.<br />
A relação entre o crescimento radicular e diferentes estados de compactação em<br />
subsuperfície pode ser estudada em minirhizotrons, os quais são tubos de observação<br />
26
Araujo Júnior et al.<br />
transparentes (Figura 2.2). Pela Figura 2.2, observa-se que o sistema radicular da ervilhaca<br />
peluda (Vicia villosa R.) é do tipo fasciculado ou em cabeleira em que, a raiz principal<br />
atrofia-se precocemente e todas as raízes são semelhantes. Ressalta-se ainda, que o<br />
sistema radicular explora diferentemente as colunas de solo dependendo do grau de<br />
compactação (GC) estabelecido em subsuperfície (GC = 66%; GC = 80% e GC = 93%).<br />
Para estabelecer os diferentes graus de compactação, amostras deformadas da<br />
camada subsuperficial de um Latossolo Vermelho-Amarelo, muito argiloso (670 g kg -1 de<br />
argila) de Arapongas-PR foram submetidas a esforços de compactação sob diferentes<br />
conteúdos de água no solo em minirhizotrons com dimensões de 14 cm de diâmetro interno<br />
por 50 cm de altura e foram compactadas utilizando o soquete com massa de 4,55 kg, altura<br />
de queda de 45,7 cm e diâmetro de 5,08 cm do ensaio de Proctor com energia intermediaria<br />
de compactação (Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, 1986) (Figura 2.2). O<br />
experimento foi instalado em casa de vegetação na sede do Instituto Agronômico do Paraná<br />
- IAPAR em Londrina, PR, entre os meses de agosto (semeadura) a outubro (florescimento)<br />
de 2012, com temperatura ambiente controlada entre 20―30 ºC.<br />
SEMEADURA: 09/08/2012<br />
FOTOGRAFIA:<br />
03/10/2012<br />
LVd<br />
Arapongas - Paraná<br />
Ds = 1,0 kg dm -3<br />
GC = 66 %<br />
LVd<br />
Arapongas - Paraná<br />
Ds = 1,2 kg dm -3<br />
GC = 80 %<br />
LVd<br />
Arapongas - Paraná<br />
Ds = 1,4 kg dm -3<br />
GC = 93 %<br />
Figura 2.2 Ervilhaca peluda submetida a diferentes graus de compactação em<br />
subsuperfície de um Latossolo Vermelho distrófico – LVd, muito argiloso, em<br />
minirhizotron. Da esquerda para direita, densidade do solo Ds = 1,0 kg dm -3 , Ds = 1,2<br />
kg dm -3 e Ds = 1,4 kg dm -3 . GC é o grau de compactação obtido pela relação entre a<br />
densidade nas colunas de solo e densidade do solo máxima obtida pelo Ensaio de<br />
Proctor com energia intermediária de compactação.<br />
Fonte: “Fotografia Paola Caroline Lammel, 2012”<br />
27
Agricultura conservacionista como alternativa para minimizar...<br />
Em cada minirhizotron, seis sementes de ervilhaca peluda (Vicia villosa R.) foram<br />
semeadas a cinco centímetros de profundidade e a irrigação foi controlada para 60% do<br />
volume total de poros a partir do controle diário da massa dos vasos. A água foi aplicada na<br />
superfície de modo a manter a umidade adequada. Após a emergência, realizou-se o<br />
desbaste mantendo quatro plantas por coluna até o estádio de florescimento.<br />
Este estudo (Figura 2.2) auxiliou estabelecer um valor de referência para o estado de<br />
empacotamento das partículas sólidas do solo que pode ser obtido pelo grau de<br />
compactação (relação entre a densidade máxima obtida em laboratório pelo ensaio de<br />
Proctor com energia intermediária de compactação e a densidade do solo na coluna de<br />
solo), para definir o grau de compactação benéfico ou excessivo ao crescimento e<br />
desenvolvimento das plantas de cobertura e das culturas comerciais.<br />
O aumento do grau de compactação reduziu a massa seca de raízes da ervilhaca<br />
peluda na camada superficial 0―10 cm (Figura 2.3). Assim, tanto a parte aérea como o<br />
sistema radicular das plantas cultivadas bem como, das plantas de cobertura são<br />
comprometidas pelo processo de compactação do solo.<br />
MASSA SECA DE RAÍZES, g vaso -1<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11<br />
PROFUNDIDADE, cm<br />
10<br />
30<br />
45<br />
GC = 60 %<br />
CG = 80 %<br />
GC = 93 %<br />
LVd - ARAPONGAS<br />
ERVILHACA PELUDA<br />
670 g kg -1 de argila<br />
Figura 2.3 Massa seca de raízes em Latossolo Vermelho<br />
Distrófico – LVA, muito argiloso nas diferentes camadas<br />
do minirhizotrons submetido graus de compactação em<br />
sub-superfície (10―30 cm). GC é o grau de compactação<br />
obtido pela relação entre a densidade nas colunas de<br />
solo e densidade do solo máxima obtida pelo Ensaio de<br />
Proctor com energia intermediária de compactação. GC =<br />
60 % (Densidade do solo - Ds = 1,0 kg dm-3); GC = 80 %<br />
(Ds = 1,20 kg dm-3) e GC = 93 % (Ds = 1,40 kg dm-3).<br />
Fonte: Cezar Francisco Araujo-Junior (dados não-publicados).<br />
28
Araujo Júnior et al.<br />
Além dos fatores do solo, o processo de compactação do solo é influenciado pelos<br />
fatores relacionados às máquinas, equipamentos e da operação propriamente dita. Assim, o<br />
maior grau de compactação é obtido quando a carga por eixo é maior com maior pressão de<br />
contato média entre os rodados e o solo combinado a maiores intensidade de tráfego<br />
(CANILLAS; SALOKHE, 2001). Estes autores observaram que os maiores efeitos da<br />
compactação ocorrem nas três primeiras passadas do pneu. Destaca-se ainda, que para<br />
qualquer conteúdo de água no solo e resíduo na superfície o estado de empacotamento das<br />
partículas sólidas será maior com o aumento das cargas de compactação (BARZEGAR et<br />
al, 2000).<br />
Para o manejo da compactação do solo, o conteúdo de água no solo no momento do<br />
tráfego das máquinas e implementos é o fator principal controlador da deformação do solo<br />
(DIAS JUNIOR; PIERCE, 1996). Além disso, o conteúdo de água no perfil do solo determina<br />
a reação do solo ao preparo. Entre as propriedades físicas, o conteúdo de água no perfil do<br />
solo é a mais importante para a interação solo-máquina, uma vez que, controla a<br />
consistência do solo (HILLEL, 1998). Outro aspecto que vale ser observado, é que a água<br />
no solo também age como um lubrificante e ligante entre as partículas sólidas do solo<br />
afetando a estabilidade estrutural e a resistência mecânica (TOPP; FERRÉ, 2002).<br />
Considerações finais<br />
Pelo exposto neste texto, verifica-se que a sustentabilidade de sistemas<br />
conservacionistas de produção depende de fatores ambientais, ações antropogênicas e das<br />
condições edafoclimáticas, os quais influenciam a ocorrência e a severidade dos processos<br />
de degradação físicos do solo. Além disso, os princípios da Agricultura Conservacionista são<br />
essenciais para minimizar os processos físicos de degradação do solo que ameaçam a<br />
sustentabilidade de sistemas conservacionistas de produção independente das condições<br />
edafoclimáticas.<br />
Os principais processos de degradação do solo que ameaçam a sustentabilidade de<br />
sistemas conservacionistas de produção são: a compactação do solo, a erosão hídrica<br />
acelerada, o encrostamento superficial e a depleção da matéria orgânica do solo. Dentre os<br />
aspectos a serem considerados para minimizar tais processos de degradação do solo<br />
destacam-se o controle do tráfego e da umidade do solo no momento da realização das<br />
operações mecanizadas, o revolvimento mínimo do solo e a utilização de plantas que<br />
propiciam cobertura vegetal permanente ou semipermanente do solo e sistemas que<br />
mantenham as raízes sempre vivas no solo.<br />
Portanto, sistemas conservacionistas de produção são as maneiras mais eficientes<br />
para o manejo integrado e conservação do solo e da água, incrementos da matéria orgânica<br />
do solo e fixação dos estoques de carbono orgânico no solo.<br />
29
Agricultura conservacionista como alternativa para minimizar...<br />
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32
Capítulo 3<br />
Aplicação de modelagem matemática na<br />
recomendação de adubação fosfatada e<br />
potássica na cultura da soja em sistema de<br />
agricultura de precisão<br />
Leandro Rampim 1<br />
Maria do Carmo Lana 2<br />
Jean Sérgio Rosset 3<br />
Marcos Vinicius Mansano Sarto 4<br />
1<br />
Engenheiro Agrônomo, Doutor, Pesquisador Científico CAPES/PNPD, Centro de Ciências Agrárias, Programa<br />
de Pós-graduação em Agronomia - PPGA, Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Unioeste, campus<br />
Marechal Cândido Rondon, Rua Pernambuco, 1.777, Caixa Postal 1.008, Centro, 85.960-000, Marechal Cândido<br />
Rondon, PR; rampimleandro@yahoo.com.br;<br />
2<br />
Engenheira Agrônoma, Doutora, Docente, Professora Associado-B do Centro de Ciências Agrárias, Unioeste;<br />
maria.lana@unioeste.br;<br />
3<br />
Engenheiro Agrônomo, Doutorando Unioeste, Docente, Professor Instituto Federal de Educação, Ciência e<br />
Tecnologia do Paraná, Avenida Cívica, Centro Cívico, CEP 85935-000, Assis Chateaubriand, PR;<br />
jean.rosset@ifpr.edu.br;<br />
4<br />
Engenheiro Agrônomo, Doutorando, Universidade Paulista Júlio de Mesquita Filho – Unesp, Fazenda Lageado,<br />
Rodovia Alcides Soares, km 3, CEP 18610-300, Botucatu, SP; marcos__sarto@hotmail.com<br />
Introdução<br />
A intensificação do levantamento de informações sobre as áreas de cultivo com o<br />
uso de tecnologias de amostragem de solo, e obtenção de dados de produtividade para<br />
conhecer a variabilidade de cada sistema de cultivo, abre espaço para utilizar as técnicas de<br />
modelagem matemática para a recomendação de adubação fosfatada e potássica na cultura<br />
da soja em sistema de agricultura de precisão, permitindo aumentar a eficiência do<br />
aproveitamento da reserva de nutrientes presentes no solo, resíduos vegetais e, aplicar a<br />
dose de fertilizante adequada para cada local e expectativa de produtividade específica para<br />
cada cultura.
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
Agricultura de precisão<br />
Na agricultura brasileira, a maior parte das áreas de produção de grãos são<br />
consideradas homogêneas quanto a variabilidade química do solo. Desta forma, a<br />
necessidade média de utilização dos insumos promove o uso de doses iguais de<br />
fertilizantes, podendo resultar em desequilíbrio nutricional além da baixa produtividade em<br />
outros locais deficientes. Como consequência, há desbalanço no uso de fertilizantes,<br />
comprometendo o rendimento das lavouras e tornando alto o custo de produção, além de<br />
prejudicar o ambiente com a aplicação em excesso de fertilizantes (FOLEY et al., 2011).<br />
Portanto, é necessário avaliar cada sistema de cultivo, pois, ao utilizar tabelas de<br />
recomendação, indicações semelhantes para locais diferentes podem resultar em nível<br />
elevado de alguns nutrientes. Neste contexto, também há possibilidade de repor os<br />
nutrientes exportados pelas culturas para cada sítio específico, principalmente em sistema<br />
de agricultura de precisão (AP) ou suprimir a adubação.<br />
Desta forma, diversas técnicas tem sido avaliadas com a possibilidade de aplicar a<br />
AP para aumentar a produção de grãos, em busca do manejo sustentável, sendo capaz de<br />
maximizar a produção de forma racional, com uso adequado de insumos (GUEDES et al.,<br />
2008; INAMASU et al., 2011).<br />
A preocupação com a variabilidade do solo tem sido amplamente estudada,<br />
principalmente em sistema de AP, para definir o formato adequado para dividir a área para<br />
realizar o monitoramento do solo, podendo utilizar glebas (RAIJ, 2011), malha/”grids”<br />
(DALCHIAVON et al., 2012), célula (GIMENEZ, 2012), zonas de produtividade (INAMASU et<br />
al., 2011), zonas de manejo (QUEIROZ, 2013) e unidades de manejo (POVH ; GIMENEZ,<br />
2011).<br />
A utilização de unidade de manejo (UM) ou células proporcionam condições para<br />
monitorar a evolução do sistema de produção ao longo dos anos em áreas menores, assim<br />
como acompanhar as características químicas, físicas e produtividade, palhada para cada<br />
local, reduzindo os efeitos das avaliações ao longo do tempo, as quais podem proporcionar<br />
mapas diferentes a cada ano, ao utilizar a metodologia de malha. Para Rampim et al.<br />
(2012), a definição de unidades de manejo pode ser realizada ao utilizar os conhecimentos<br />
agronômicos assim como as condições edafoclimáticas regionais e específicas de cada<br />
propriedade, permitindo capturar a variabilidade da fertilidade do solo intrínseca de cada<br />
local.<br />
A aplicação da AP no manejo de nutrientes é fundamentado em esquema de<br />
amostragem de solo, permitindo o mapeamento da variabilidade e necessidades do solo,<br />
possibilitando otimizar interpretação e recomendações para aplicações de insumos em<br />
áreas menores e mais homogêneas, tanto quanto a tecnologia e os custos envolvidos o<br />
34
Rampim et al.<br />
permitam, reduzindo a contaminação ambiental, uniformizando e/ou elevando a<br />
produtividade (CARVALHO et al., 2008).<br />
Adubação fosfatada e potássica<br />
Devido à importância da cultura da soja para o Brasil, são contínuos os estudos em<br />
busca da elevação da produtividade para atingir o teto produtivo de cada cultivar. Para<br />
Malavolta (2006), a utilização de fertilizantes fosfatados e potássicos na adubação está<br />
entre as práticas culturais que podem proporcionar maior incremento na produtividade de<br />
grãos.<br />
De fato, recentemente, Foloni e Rosolem (2008) identificaram incremento da<br />
produtividade de grãos em soja cultivada em Latossolo Vermelho distroférrico de textura<br />
média, em Botucatu/SP com dose de 90 kg ha -1 de K 2 O e Gonçalves Júnior et al. (2010)<br />
verificaram incremento de produtividade em soja com doses de 160 kg ha -1 de P 2 O 5 e 120 kg<br />
ha -1 de K 2 O em Palotina/PR em Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico com teor de 12,23 mg<br />
dm -3 de P e 0,12 cmol c dm -3 de K e 242 g kg -1 de argila<br />
Contudo, tem-se obtido respostas diferenciadas em todo o Brasil, principalmente,<br />
sendo identificado ausência de resposta a adubação fosfatada e potássica em<br />
produtividade, tanto no sulco de semeadura quanto à lanço, que está relacionada ao tipo de<br />
solo, teores adequados dos nutrientes no solo e condução da cultura da soja em sistema<br />
plantio direto (SPD) (RICHART et al., 2006; SFREDO, 2008a; GUARESCHI et al., 2008;<br />
BERNARDI et al., 2009; FONTOURA et al., 2010; PAULETTI et al., 2010; VIEIRA et al.,<br />
2013; SCHIAVO et al., 2013), não sendo detectada influência na produtividade de grãos de<br />
soja ao testarem doses crescentes em solo com nível adequado de P e K (SCHIAVO et al.,<br />
2013).<br />
Moterle et al. (2009) ao realizarem estudos em Argissolo Vermelho eutroférrico de<br />
textura argilosa, com 10 mg dm -3 de P e 0,3 cmol c dm -3 de K, encontraram resultados<br />
semelhantes ao utilizar adubação formulada com as doses recomendadas de P e K, tanto<br />
com aplicação na linha à 3 e 7 cm de profundidade, na entre linha à 7 cm de profundidade e<br />
na superfície. Vieira et al. (2013) verificaram que teor de P > 6 mg dm -3 e de K > 0,30 cmol c<br />
dm -3 possibilitou estabelecer rendimento relativo acima de 90% para a cultura da soja na<br />
ausência da adubação fosfatada e potássica, em 15 experimentos realizados em Latossolo<br />
Bruno com mais de 15 anos de plantio direto.<br />
Em estudos realizados por Broggi et al. (2011), as características dos solos que<br />
melhor se correlacionaram com a taxa de recuperação do fósforo (P) aplicado, foram o P<br />
remanescente (P-rem). Segundo Vilar et al. (2010), quanto maior P-rem menor é a adsorção<br />
de fósforo pelo solo, demandando menores doses de P na adubação para manter a<br />
35
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
disponibilidade de P adequada ao desenvolvimento das plantas. Neste sentido, uma das<br />
metodologias usadas para recomendar a adubação fosfatada é a utilização do P-rem em<br />
conjunto com o teor de P no solo (ALVAREZ V. et al., 2000; SOUSA et al., 2004), assim<br />
como para interpretar os níveis de P nas diferentes classes texturais do solo (RIBEIRO et<br />
al., 1999; EMBRAPA, 2011).<br />
Quanto ao K, os Latossolos caracterizam-se por pouca ou nenhuma reserva mineral<br />
de K nas frações mais grossas (NOVAIS et al., 2007), porém teores importantes tem sido<br />
constatados nas frações silte e argila (SILVA et al., 1995). De fato, para Kaminski et al.<br />
(2007), o suprimento de K parece ser mais dependente das características do próprio solo<br />
do que da adição de fertilizantes potássicos. Para Yamada e Roberts (2005), a soja<br />
apresenta grande capacidade de utilização de reservas não-trocáveis de K, mas a<br />
capacidade de usar esta fração é variável entre cultivares e diminui com a adubação<br />
potássica.<br />
A ausência de efeitos com a adubação fosfatada e potássica, provavelmente está<br />
relacionada aos níveis dos atributos químicos no solo em conjunto com a utilização do<br />
sistema de semeadura direta (MUZILLI, 1983; COSTA et al., 2011) que intensifica a<br />
ciclagem de nutrientes (BISSANI et al., 2004) e aumenta a taxa de difusão de P (MUZILLI,<br />
1983; COSTA et al., 2011), principalmente em condição de umidade elevada no solo<br />
(MUZILLI, 1983). Para Povh e Gimenez (2011), há situações em que a adubação uniforme<br />
em toda a área de cultivo pode ser boa estratégia, pois há casos em que as variações locais<br />
e dos atributos químicos podem ter menor impacto na produtividade do que a flutuação de<br />
clima de um ano para outro, além da distribuição de plantas da linha de semeadura e<br />
espaçamento diferenciado entre cultivares (TOURINO et al., 2002; SANGOI et a., 2012;<br />
HÖRBE et al., 2013; D’AVILA, 2013).<br />
Contudo, é preciso ressaltar a importância da correção do solo e adubação em solos<br />
de fertilidade reduzida, principalmente durante o período de implantação do sistema plantio<br />
direto. De modo que, recentemente, Veronese et al. (2012) verificaram respostas da<br />
adequação da fertilidade do solo, com elevação dos teores de P foliar e também no<br />
incremento da produtividade da cultura da soja em solo de baixa fertilidade.<br />
Formas de recomendação de adubação<br />
A recomendação de adubação de base em tabelas de recomendação relacionam a<br />
disponibilidade do nutriente no solo para definir dose a ser aplicada e atingir produtividade<br />
correlacionada aos níveis no solo e teor na planta (CQFS-RS/SC, 2004; RIBEIRO et al.,<br />
1999; MALAVOLTA, 2006; EMBRAPA, 2009; EMBRAPA, 2011; RAIJ, 2011). CQFS-RS/SC<br />
(2004) consideram a produtividade na recomendação da dose. No entanto, desconsideram<br />
36
Rampim et al.<br />
as condições edafoclimáticas regionais e específicas a cada microclima, apresentando<br />
ampla faixa de suficiência para interpretar os níveis dos atributos químicos no solo e<br />
também nutrientes no tecido foliar. Para Kurihara et al. (2013), as faixas de suficiência<br />
necessitam de adequações, ao considerar diferenças na eficiência de absorção dos<br />
nutrientes e o potencial produtivo atual das cultivares para cada região.<br />
Neste sentido, diversos trabalhos tem sido realizados para oferecer alternativa para<br />
recomendar corretivos e fertilizantes para culturas anuais como no algodão (POSSAMAI,<br />
2003), milho (CARVALHO et al., 2006) e soja (SANTOS et al., 2008a), com a utilização de<br />
modelagem matemática para determinar a disponibilidade e absorção dos nutrientes pelas<br />
plantas para alcançar a produtividade esperada de cada cultivar, região e sistema de<br />
manejo utilizado.<br />
O sistema de recomendação de corretivos e fertilizantes para a cultura da soja<br />
(SIRSo) utiliza modelagem (SANTOS et al., 2008a). A modelagem matemática tem como<br />
princípio o balanço nutricional, ou seja, a recomendação se faz a partir da diferença entre o<br />
requerimento de nutrientes pela planta e o suprimento de nutrientes pelo solo, por resíduos<br />
orgânicos, por fertilizantes e pela calagem. O sistema considera ainda o fator<br />
sustentabilidade, visando manter uma quantidade de nutriente no solo capaz de garantir<br />
produtividade mínima em cultivo subsequente.<br />
Recomendação de adubação em sistema de agricultura de precisão<br />
Em testes realizados no Paraná, durante o cultivo da soja na safra 2012/13, foram<br />
selecionadas cinco UM (Unidades de manejo) inseridas em um sistema de AP com 127 UM.<br />
O solo presente nas UM é classificado como Latossolo Vermelho eutroférrico de textura<br />
muito argilosa (EMBRAPA, 2013a). Os atributos químicos e granulométricos do solo de cada<br />
UM estão dispostos na Tabela 3.1. As UM selecionadas para realizar a validação da<br />
recomendação de adubação apresentam altitude compreendida entre 260 a 320 metros.<br />
As UM selecionadas apresentavam níveis dos atributos químicos menores dentre as<br />
127 UM, simulando a realização de adubação com semeadoras à taxa variável em cada<br />
UM. As cinco UM selecionadas são cultivadas em sistema de semeadura direta por: 20 anos<br />
na UM 1; 15 anos na UM 25; 17 anos nas UM 45; e 26 anos nas UM 79 e 111, com a<br />
utilização de soja no verão e trigo/milho no inverno (Tabela 3.1).<br />
As três formas de recomendação estabelecidas para recomendar a adubação<br />
fosfatada e potássica para a cultura da soja nos ensaios nas UM, conforme Tabela 3.2,<br />
foram:<br />
1- Embrapa (omissão de adubação, pois as UM se enquadraram em sistema de<br />
sucessão de culturas soja com trigo/milho segunda safra, e em solo com teor de argila > 400<br />
37
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
g kg -1 , teor de P > 9 mg dm -3 e K > 0,3 cmol c dm -3¸ permitindo a recomendação do cultivo<br />
sem de adubação com P e K) (EMBRAPA, 2011 p.88-89);<br />
2- adubação com base na tabela oficial de recomendação para cultura da soja,<br />
considerando a disponibilidade de P e K no solo nas UM (todas as UM apresentaram teor de<br />
P > 6 mg dm -3 e K > 0,3 cmol c dm -3 ), sendo recomendado a dose de 60 kg ha -1 P 2 O 5 e 40 kg<br />
ha -1 K 2 O para as cinco UM na linha de semeadura (EMBRAPA, 2011 p. 87);<br />
3- recomendação de adubação na linha de semeadura baseado no balanço<br />
nutricional com uso da modelagem, através do programa SIRSo (Sistema de recomendação<br />
de corretivos e fertilizantes para a cultura da soja) (SANTOS et al., 2008a), com o auxílio do<br />
programa NutriSoja 1.5 (SANTOS et al., 2008b).<br />
Tabela 3.1 Atributos químicos e granulométricos do Latossolo Vermelho eutroférrico<br />
coletado na camada de 0-0,20 m, nas cinco unidades de manejo cultivadas com a cultura da<br />
soja na safra 2012/13 em sistema de AP, Paraná, 2012<br />
Unidade de<br />
Manejo<br />
MO (1) pH V P S Ca 2+ Mg 2+ K + Al 3+ H+Al SB CTC<br />
111 56,51 15,72 4,60 19,80 27.00 15,90 411.00 20,28 660 200 140<br />
(1)<br />
MO (K 2 Cr 2 O 7 com H 2 SO 4 ); pH (Extrator CaCl 2 , relação 1:2,5); P, K, Cu, Zn, Fe e Mn (Extrator<br />
Mehlich-1); S (Extrator Ca (H 2 PO 4 ) 2 500 mg L -1 de P em HOAc 2 mol L -1 ); Ca, Mg e Al (Extrator KCl 1<br />
mol L -1 ); H+Al (Extrator acetato de cálcio 0,5 mol L -1 pH 7,0) em amostragem realizada em setembro<br />
de 2012 (EMBRAPA, 2009);<br />
(2)<br />
P-rem (CaCl 2 0,01 mol L -1 com 60 mg L -1 de P) (ALVAREZ V. et al., 2000) com dados de<br />
amostragem de solo realizada em setembro de 2010;<br />
(3)<br />
argila, silte e areia (Método densímetro) (EMBRAPA, 1997).<br />
FONTE: dos autores.<br />
-- g dm -3 -- -- CaCl 2 -- --- % --- ------ mg dm -3 ------ ---------------------------------- cmol c dm -3 --------------------------------------<br />
1 30,07 5,08 53,38 15,27 19,32 3,89 1,32 0,47 0,10 4,96 0.00 0.00<br />
25 30,07 5,58 70,88 24,08 31,09 6,46 2,06 0,78 0.00 3,82 0.00 0.00<br />
45 41,01 5,89 76,21 25,00 27,72 7,46 2,22 1,02 0.00 3,34 0.00 0.00<br />
79 20,51 5,56 75,05 25,40 25,71 8,61 1,56 1,05 0.00 3,73 0.00 0.00<br />
111 23,24 5,78 76,91 16,23 13,04 7,98 2,22 0,66 0.00 3,26 0.00 0.00<br />
Ca<br />
Micronutrientes<br />
Mg K<br />
P-rem (2) Argila (3) Silte Areia<br />
Cu Zn Fe Mn<br />
-------------- %CTC --------------- ------------------- mg dm -3 ------------------<br />
-- g dm -3 -- -------------- g kg -1 --------------<br />
1 36,56 12,00 4,40 6,90 32,80 39,00 184.00 34,57 630 190 180<br />
25 49,23 15,70 5,90 15,60 26,30 23,60 399.00 25,81 650 220 130<br />
45 53,13 15,81 7,26 14,90 24,30 23,40 368.00 31,82 600 270 140<br />
79 57,60 10,43 7,02 17,10 33.00 19,60 366.00 22,15 680 200 120<br />
Na recomendação pelo SIRSo foi considerada algumas especificidades:<br />
1 – nível de K + e P (Mehlich-1) e P-rem (P remanescente), conforme Tabela 3.1;<br />
2 - produtividade esperada de 4000 kg ha -1 , visto que no cultivo da soja no estado do<br />
Paraná tem alcançado níveis mais elevados em anos com condições climáticas adequadas<br />
(SEAB, 2013);<br />
3 - profundidade efetiva das raízes de 0-0,20 m;<br />
38
Rampim et al.<br />
4 - fator de sustentabilidade para produzir 2000 kg ha -1 ao instalar o próximo cultivo<br />
sem adubação, semelhante às menores produtividades obtidas nos locais utilizados para<br />
instalar os testes;<br />
4 - resíduos da cultura de milho;<br />
5 - além de ter sido considerado a aplicação de 100% da demanda de K em<br />
aplicação única, caso fosse necessário, de fato os teores de K no solo em conjunto com<br />
aqueles disponibilizados pelos resíduos orgânicos foram suficientes para fornecer o K<br />
necessário para o desenvolvimento da cultura de soja para todos os experimentos.<br />
Tabela 3.2 Dose da adubação utilizada em cada experimento tanto pela utilização de tabela<br />
de recomendação quanto através do SIRSo oriundo de modelagem para cada experimento<br />
corresponde às informações da análise química do solo da respectiva unidade de manejo,<br />
em sistema de agricultura de precisão, Paraná, 2012<br />
Unidades de<br />
Manejo<br />
Embrapa (1)<br />
Formas de recomendação de adubação<br />
Tabela Embrapa (2)<br />
Modelagem SIRSo (3)<br />
P 2 O 5 K 2 O P 2 O 5 K 2 O P 2 O 5 K 2 O<br />
linha lanço linha lanço linha lanço<br />
----------------------------------------------------- kg ha -1 --------------------------------------------------------<br />
1 0 0 60 40 183 0<br />
25 0 0 60 40 163 0<br />
45 0 0 60 40 155 0<br />
79 0 0 60 40 158 0<br />
111 0 0 60 40 199 0<br />
(1)<br />
Embrapa (omissão de adubação, pois as UM se enquadraram em sistema de sucessão de culturas<br />
soja com trigo/milho segunda safra, e em solo com teor de argila > 400 g kg -1 , teor de P > 9 mg dm -3 e<br />
K > 0,3 cmol c dm -3¸ permitindo a recomendação do cultivo sem de adubação com P e K) (EMBRAPA,<br />
2011);<br />
(2)<br />
adubação com base na Tabela oficial de recomendação para cultura da soja, considerando a<br />
disponibilidade de P e K no solo nas unidades de manejo (todas as UM apresentaram teor de P > 6<br />
mg dm -3 e K > 0,3 cmol c dm -3 ), sendo recomendado a dose de 60 kg ha -1 P 2 O 5 e 40 kg ha -1 K 2 O para<br />
os cinco experimentos na linha de semeadura (EMBRAPA, 2011);<br />
(3)<br />
recomendação de adubação na linha de semeadura baseado no balanço nutricional com uso da<br />
modelagem, através do programa SIRSo (Sistema de recomendação de corretivos e fertilizantes para<br />
a cultura da soja) (SANTOS et al., 2008a), com o auxílio do programa NutriSoja 1.5 (SANTOS et al.,<br />
2008b).<br />
FONTE: dos autores.<br />
O cálculo dos resíduos da cultura do milho utilizados no cálculo da recomendação<br />
SIRSo foi baseado na produtividade de milho de cada local, conforme Tabela 3.3, a qual foi<br />
considerada à cada UM. Para obter os resíduos produzidos pela cultura do milho, foi<br />
considerado índice de colheita de 40%, conforme Dourado Neto e Fancelli (2000) e<br />
Brambilla et al. (2009), com o qual obteve-se a matéria seca total (grãos e resíduos) e por<br />
diferença foi obtido a massa de resíduos (em kg) para cada experimento.<br />
39
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
Desta forma, conforme os dados de cada UM (Tabelas 3.1, 3.2 e 3.3), foi definida a<br />
dose de fertilizante para as diferente formas de recomendação de adubação fosfatada e<br />
potássica (Tabela 3.2).<br />
Tabela 3.3 Produtividade de grãos, matéria seca total e resíduos de milho cultivado no<br />
inverno, anteriormente à instalação nas cinco unidades de manejo (UM), em sistema de<br />
agricultura de precisão, Paraná, 2012<br />
Unidade de<br />
Manejo<br />
Índice de<br />
colheita (1)<br />
Produtividade de grãos<br />
de milho no inverno (2)<br />
Matéria seca total (3) resíduos (4)<br />
(grãos + resíduos)<br />
1 0,40 6198,35 15495,87 9297,52<br />
25 0,40 5528,93 13822,31 8293,39<br />
45 0,40 5256,20 13140,50 7884,30<br />
79 0,40 6595,04 16487,60 9892,56<br />
111 0,40 6371,90 15929,75 9557,85<br />
(1)<br />
índice de colheita de 40%, conforme Dourado Neto e Fancelli (2000) e Brambilla et al. (2009);<br />
(2)<br />
produtividade média de grãos obtidos em cada local;<br />
(3)<br />
considerando que os grãos colhidos foram apenas 40% da matéria seca total;<br />
(4)<br />
produtividade obtido pela diferença entre matéria seca total e produtividade de grãos.<br />
FONTE: dos autores.<br />
------------------------------------ kg ha -1 ---------------------------------<br />
Disponibilidade de fósforo no solo<br />
Em áreas com níveis adequados de P no solo pode haver ausência de<br />
recomendação de adubação fosfatada pela Embrapa, pois os teores de P no solo são<br />
superiores a 6 mg dm -3 de P, sendo adequado para a cultura da soja (EMBRAPA, 2011;<br />
VIEIRA et al., 2013), não ocorrendo incremento de P oriundo da adubação fosfatada no<br />
tecido foliar e sem alterar a produtividade da cultura.<br />
Contudo, é sabido que a adubação fosfatada incrementa níveis de P no solo com a<br />
utilização de fosfatos solúveis de alta disponibilidade do P, como superfosfato simples<br />
(BISSANI et al., 2004; COSTA et al., 2011; LUCHINI et al., 2012), independente da forma de<br />
aplicação em solo argiloso manejado com SPD (YAMADA; ROBERTS, 2005; GALVANI et<br />
al., 2008; MOTERLE et al., 2009; ALTMANN, 2012).<br />
Níveis elevados de P no tecido foliar podem ser observados, sendo relacionado ao<br />
mecanismo de transporte de nutrientes no solo até as raízes, que no caso do P ocorre<br />
principalmente através da difusão (SILVA et al., 2008; COSTA et al., 2009), o qual é<br />
potencializado com o desenvolvimento das raízes e pelo aumento da umidade no solo<br />
(FAGERIA, 1998; SAMPAIO et al., 2010; TAIZ; ZEIGER, 2013). Costa (1998) verificou que o<br />
fluxo difusivo de P e K no solo aumentou 4x e 5x, respectivamente, ao alterar a condição de<br />
40
Rampim et al.<br />
umidade do solo de 20% para 80% da porosidade; de fato Novais et al. (2007) evidencia a<br />
superioridade do transporte de P e K por difusão em solo úmido.<br />
A ausência de efeito da adubação fosfatada pode estar relacionada também pelos<br />
níveis de P no solo, principalmente quando se tem manejo adequado da calagem, que<br />
interfere nas propriedades químicas do solo, mantendo o pH alto, e consequentemente<br />
favorece a disponibilidade de P (ZAMBROSI et al., 2007). Tal situação foi constatada por<br />
Viviani et al. (2010), sendo observado elevação de P no solo até pH 7 em CaCl 2 . Por outro<br />
lado, tem sido constatado que, a utilização do gesso agrícola também pode adicionar e/ou<br />
disponibilizar P no solo (CAIRES et al., 2011; RAMPIM et al., 2013), podendo ser<br />
aproveitado pelas plantas.<br />
Outro fator importante na absorção de P pelo solo está relacionado a acidificação da<br />
rizosfera da soja ao absorver elementos catiônicos (MARSCHNER, 2012); fato que, em<br />
situações de pH acima da faixa adequada, devido à alcalinização da rizosfera provocada<br />
pela cultura de trigo e milho (HAYNES, 1990), permite conter tal elevação do pH na rizosfera<br />
e assim aumentar a disponibilidade de P para a cultura, visto que pode ocorrer valores de<br />
pH acima da faixa adequada, a qual também indisponibiliza P no solo (NOVAIS et al., 2007),<br />
principalmente ao observar os níveis elevados de pH nas unidade de manejo 25 e 111.<br />
Disponibilidade de potássio no solo<br />
Ao observar os índices de saturação dos cátions Ca +2 , Mg +2 e K + no solo, no qual fezse<br />
ensaios de recomendação de adubação (Tabela 3.1), é possível constatar níveis<br />
inferiores a 20% para o Mg +2 para todos as UM e níveis superiores de K + para as UM 25, 45<br />
e 79, e próximo a 5% nas UM 1 e 111. Quanto ao Ca +2 , a UM 25 apresentou índice próximo<br />
a 50%, as UM 45, 79 e 111 foram superiores e exceção foi a UM 1, com 36,56%,<br />
evidenciando desequilíbrio entre os cátions. Para Sfredo (2008b), a saturação destes<br />
cátions no complexo de troca catiônica (CTC) é o parâmetro que mais representa o<br />
equilíbrio destes no solo, tanto que cita valores para equilíbrio em solos com CTC ≥ 8 cmol c<br />
dm -3 , sendo valores de 50% de Ca +2 , 20% de Mg +2 e 5% de K + .<br />
Em adição, solos cultivados com SPD tem sido constatado maior presença de Ca<br />
ligado a matéria orgânica, aumentando sua disponibilidade (ZAMBROSI et al., 2007), além<br />
da liberação de K + pelos resíduos vegetais, os quais também prejudicam o Mg +2 na relação.<br />
Watanabe et al. (2005) evidenciaram que a aplicação de CALPOT, produto obtido com a<br />
mistura de calcário com potássio, adequaram a relação Ca +2 :Mg +2 :K + , resultando em<br />
elevação da produtividade. Enquanto, Scherer (1998) observou aumento do teor de Mg nas<br />
folhas da soja com a redução na disponibilidade de K + no solo. Gerendás e Führs (2013), ao<br />
detectar deficiência de Mg, recomendam avaliar a relação entre Ca +2 :Mg +2 :K + , sendo que a<br />
41
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
resposta à adubação tem ocorrido em situações de níveis adequados de P no solo e com<br />
água livre no solo, sendo necessário realizar a avaliação de cada sistema de cultivo para a<br />
recomendação do produto e dose adequada.<br />
Ao comparar os teores de K + no solo das UMs, acima de 0,47 cmol c dm -3 (Tabela<br />
3.1), constata-se o nível elevado de K nas UMs utilizadas para o ensaio, evidenciando a<br />
ausência de recomendação de adubação potássica pela modelagem. Steiner et al. (2009)<br />
encontraram relação direta dos níveis de K + no solo com o K acumulado em plantas de soja<br />
avaliadas aos 42 dias após a emergência, com níveis no solo variando de 0,13 até 0,5 cmol c<br />
dm -3 , o qual já é considerado elevado (EMBRAPA, 2011).<br />
Tal fato evidencia o quão elevados são os teores de K trocável encontrados nas UM,<br />
que também são constatados com a % K, principalmente para as UM 25, 45 e 79 (Tabela<br />
3.1). Provavelmente, os níveis expressivos de K + podem estar relacionados a formação dos<br />
solos, mesmo se tratando de solo altamente intemperizado, caso dos Latossolos, que<br />
também podem apresentar minerais contendo K (SILVA et al., 1995; MELO et al., 2004;<br />
VILLA et al., 2004), além do K não trocável, que também pode disponibilizar K + , quando<br />
ocorre redução de K + (VILLAR et al., 2004; MELLO et al., 2004).<br />
Além dos níveis adequados de K + no solo, tem-se destaque à utilização de plantas<br />
de cobertura, que em SPD tem incrementado a reciclagem de K, principalmente com<br />
gramíneas, como no consórcio com a cultura de milho (PACHECO et al., 2013), condição<br />
evidenciada na Tabela 3.3, com os níveis de resíduos proporcionados pela cultura de milho,<br />
variando de 7.884,30 a 9.892,56 kg ha -1 . Tanto que, Heinzmann (2009) verificou que a<br />
aplicação de 150 kg ha -1 de K 2 O à lanço em pré-plantio e em cobertura quanto Schiavo et al.<br />
(2013) com 800 kg ha -1 de K 2 O à lanço no estádio V4 da cultura da soja não interferiu na<br />
produtividade em Latossolo Vermelho Eutroférrico em SPD.<br />
Por outro lado, a adubação potássica com doses até 180 kg ha -1 de K 2 O na cultura<br />
da soja em Latossolo com nível médio de K + , 0,2 cmol c dm -3 , proporcionou incremento em<br />
produtividade tanto ao ser utilizada na pré-semeadura, pré-semeadura+cobertura, sulco<br />
quanto em sulco+cobertura (BERNARDI et al., 2009). Yamada e Roberts (2005) verificaram<br />
que níveis abaixo de 0,3 cmol c dm -3 no solo e teor de K foliar inferior a 20 g kg -1 na soja<br />
incrementam a produtividade.<br />
A adição do K lavado da palhada (ROSOLEM et al., 2007) pode causar problemas<br />
nutricionais, devido ao desequilíbrio entre Ca +2 :Mg +2 :K + , prejudicando a absorção de Mg e<br />
intensificando a deficiência de Mg no tecido foliar, principalmente em solo com elevado nível<br />
de Ca +2 e K + (Tabela 3.1). Segundo Zambrosi et al. (2007), em estudo realizado em<br />
Latossolo Vermelho distrófico textura argilosa, encontraram 60% do cálcio como Ca +2 e 40%<br />
como Ca-C orgânico ,e 90% do magnésio como Mg +2 e 10% como Mg-C orgânico ., mostrando que<br />
42
Rampim et al.<br />
mesmo em SPD, onde ocorre maior acúmulo de matéria orgânica (MO), pode ocorrer maior<br />
liberação de Ca devido a ligação com o C orgânico .<br />
Monitoramento da adubação pelo balanço nutricional do tecido foliar<br />
Neste contexto, o Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS)<br />
(BEAUFILS, 1973) é uma ferramenta importante para monitorar a interferência da adubação<br />
nas plantas. A diagnose pelo DRIS tem sido utilizada na cultura da soja (CASTAMANN et<br />
al., 2012) para avaliar o equilibro nutricional, e avaliar a probabilidade de excesso ou<br />
deficiência dos nutrientes (WADT, 2005), podendo ser verificado através do potencial de<br />
resposta à adubação (LANA et al., 2010). Assim, a utilização do DRIS permite identificar o<br />
desequilíbrio nutricional (WAIREGI; ASTEN, 2011). Nas cinco UMs cultivadas na safra<br />
2012/13 em sistema de AP é possível observar o balanço nutricional com os Índices DRIS e<br />
Índice de Balanço Nutricional médio (IBNm) a partir do tecido foliar da cultura da soja<br />
(EMBRAPA, 2013b) e potencial de resposta à adubação (LANA et al., 2010) (Tabela 3.4).<br />
É importante ressaltar os resultados obtidos por Stalenga (2007) durante a<br />
identificação de problemas nutricionais na cultura de trigo pelo DRIS. Os autores verificaram<br />
índice DRIS excessivo para o K ao utilizarem a adubação mineral com N, P e K; contudo na<br />
adubação orgânica + rotação de culturas houve índice deficiente ao K; e no caso da<br />
utilização conjunta de adubação orgânica + rotação de culturas + adubação mineral<br />
encontraram equilíbrio nutricional para o nutriente K; mas nos três sistemas de adubação<br />
ocorreu deficiência de N e excesso de P.<br />
Sfredo (2008b), Prochnow (2010) e Salvador et al. (2011) destacam a importância da<br />
relação entre Ca:Mg:K na agricultura brasileira. De maneira que, segundo Oliveira Júnior et<br />
al. (2013), para realizar a recomendação de adubação potássica é importante analisar a<br />
relação Ca +2 :Mg +2 :K + , em conjunto com as faixas de suficiência e balanço nutricional DRIS.<br />
Destaca-se o caso do Mg +2 , pois sua deficiência na planta, além de suas funções diretas,<br />
também pode prejudicar o transporte de P dentro das células (MARSCHNER, 2012).<br />
É crescente o número de produtores que tem realizado a semeadura da cultura da<br />
soja sem a aplicação de fertilizantes fosfatados e potássicos, devido aos níveis adequados<br />
de P e K + no solo, conforme recomendação da Embrapa (2011). Nesta situação, reduz-se a<br />
disponibilidade K e Ca na linha de semeadura, pois são constituintes de fertilizantes<br />
(YAMADA; STIPP-ABDALLA, 2004). Além do fato, de que a ausência de fertilizantes de alta<br />
solubilidade próximo às raízes pode proporcionar condições favoráveis ao equilíbrio entre<br />
Ca +2 , K + e Mg +2 no solo, facilitando a absorção de Mg +2 , consequentemente elevação dos<br />
teores foliares de Mg e maior equilíbrio no balanço nutricional, com provável aumento na<br />
43
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
produtividade (SANTI et al., 2012), principalmente ao constatar deficiência de Mg (Tabela<br />
3.4, 3.5 e 3.6).<br />
Tabela 3.4 Balanço nutricional com os Índices DRIS e IBNm a partir do tecido foliar da<br />
cultura da soja na cultivar Vmax RR (EMBRAPA, 2013b) e potencial de resposta à adubação<br />
LANA et al., 2010) nas cinco unidades de manejo conforme as recomendação de adubação<br />
da Embrapa (ausência de adubação) e tabela da Embrapa (EMBRAPA, 2011) e modelagem<br />
SIRSo (SANTOS et al., 2008a; SANTOS et al., 2008b) cultivada na safra 2012/13 em<br />
sistema de AP, Paraná, 2012<br />
Recomendação de adubação<br />
Índice DRIS<br />
N P K Ca Mg S Zn Mn Fe Cu IBNm<br />
44<br />
Unidade de Manejo 1<br />
Embrapa (0) -70,5 19,3 -11,6 -34,0 -8,9 -1,6 1,6 -1,0 -9,8 60,7 21,9<br />
Tabela Embrapa 5,1 10,2 -14,6 21,2 -8,8 -6,3 -2,4 -1,0 -6,4 15,1 9,1<br />
Modelagem 1,1 5,3 -18,5 18,8 -11,2 -10,6 5,8 -5,1 -8,2 34,9 11,9<br />
Unidade de Manejo 25<br />
Embrapa (0) -2,3 3,7 -31,6 7,4 -24,1 -20,2 8,1 -11,5 -17,5 100,2 22,7<br />
Tabela Embrapa 1,5 6,6 -23,4 14,7 -12,8 -11,1 4,6 -11,7 -12,4 56,2 15,5<br />
Modelagem -0,2 -1,0 -23,1 10,6 -15,3 -12,2 9,5 -6,3 -19,8 69,9 16,8<br />
Unidade de Manejo 45<br />
Embrapa (0) -16,8 -9,5 -29,0 4,4 -34,6 -18,9 -4,0 -10,6 -27,6 158,9 31,4<br />
Tabela Embrapa 5,6 7,4 -12,1 5,9 -12,0 4,0 7,9 -4,4 -3,4 13,1 7,6<br />
Modelagem 5,3 8,5 -10,2 5,9 -0,7 -0,4 -4,3 -5,4 -1,8 15,3 5,8<br />
Unidade de Manejo 79<br />
Embrapa (0) 10,5 19,3 -25,5 17,2 -18,9 -7,5 -0,9 -8,5 -2,7 29,1 14,0<br />
Tabela Embrapa -4,8 1,6 -22,3 4,9 -26,0 -22,3 3,4 -5,9 -6,3 89,9 18,7<br />
Modelagem 18,8 15,4 -17,7 22,7 -17,3 2,2 -0,1 -10,1 3,4 -4,9 11,3<br />
Unidade de Manejo 111<br />
Embrapa (0) 13,6 15,4 -1,9 25,5 -27,0 2,0 0,0 2,7 -4,1 -14,1 10,6<br />
Tabela Embrapa 8,2 12,7 -10,5 17,0 -1,6 -0,4 0,6 1,3 -5,1 -10,2 6,8<br />
Modelagem -3,6 12,9 -16,2 23,1 -42,3 -5,8 -17,0 -0,7 -24,0 85,9 23,2<br />
Potencial de resposta à adubação:<br />
Positiva Positiva ou nula<br />
Negativa ou nula<br />
(P)<br />
(PZ)<br />
Nula (Z) (NZ)<br />
Negativa (N)<br />
Resposta Positiva (P) – tem probabilidade de ocorrer quando o índice DRIS do nutriente mais negativo for<br />
maior, em módulo, que o IBNm (Índice de Balanço Nutricional Médio) (DRISIBNm; maior valor<br />
‘negativo’); Resposta Positiva ou Nula (PZ) – tem probabilidade de ocorrer quando o índice DRIS do nutriente<br />
for maior em módulo que o IBNm e não for o mais negativo (DRISIBNm); Resposta Nula (Z) – tem<br />
probabilidade de ocorrer quando o índice DRIS do nutriente em módulo for menor ou igual ao IBNm (demais);<br />
Resposta Negativa ou Nula (NZ) – tem probabilidade de ocorrer quando o índice DRIS do nutriente for maior<br />
em módulo que o IBNm, porém sem ser o índice DRIS de maior valor (DRIS>0; DRIS>IBNm); Resposta<br />
Negativa (N) – tem probabilidade de ocorrer quando o índice DRIS do nutriente for maior que o IBNm e maior<br />
que todos os índices DRIS (DRIS>0; DRIS>IBNm; maior valor ‘positivo’) (LANA et al., 2010a);<br />
FONTE: dos autores.
Rampim et al.<br />
Adubação fosfatada e aproveitamento de resíduos<br />
É importante comentar sobre a recomendação de doses elevadas de P baseado no<br />
balanço nutricional com uso da modelagem SIRSo (Tabela 3.2), pois a modelagem<br />
matemática considera a retenção de P pelo solo, que está relacionado à capacidade<br />
máxima de adsorção de P no solo (VILAR et al., 2010), principalmente devido à presença de<br />
óxidos de ferro e alumínio no solo (SANTOS; KLIEMANN, 2005; COSTA et al., 2009) quanto<br />
ligado ao Ca após cultivo de soja (OLIBONE; ROSOLEM; 2010), sendo avaliada pelo P-rem<br />
(ALVAREZ V. et al., 2000; BROGGI et al., 2011). Assim, em níveis de P-rem encontrados<br />
em solos do Paraná em sistema de AP (Tabela 3.1), indicam elevada demanda de P para<br />
suprir a adsorção do solo, fato que ocorre principalmente em solos com elevada quantidade<br />
de argila (RIBEIRO et al., 1999; ALVAREZ V. et al., 2000; CORRÊA et al., 2011).<br />
A importância do fornecimento do P foi destacada por Machado et al. (2011), que<br />
identificaram incremento de P disponível ao utilizar até 400 kg ha -1 de P 2 O 5 na forma de<br />
fosfato monoamônico em solo argiloso com elevada capacidade de adsorção de P (P-rem<br />
de 4,38 mg dm -3 ) e nível baixo de P. Semelhantemente, Fageria (1998) verificaram aumento<br />
crescente na produtividade de soja até 400 kg ha -1 de P 2 O 5 com platô até 1200 kg ha -1 de<br />
P 2 O 5 , sendo os efeitos evidenciados em presença de água.<br />
De fato, em casa de vegetação, Steiner et al. (2012) identificaram acúmulo linear<br />
crescente de P em plantas de soja até o nível mais elevado de P no solo testado<br />
(50 mg dm - 3 , extrator Mehlich-1), demonstrando que, em situações de elevada precipitação<br />
pluviométrica realmente ocorre intensificação da absorção de P pelas plantas, pois aumenta<br />
o fluxo difuso (SILVA et al., 2008; COSTA et al., 2009), ampliado pela interceptação<br />
radicular.<br />
Neste contexto, destaca-se a influência dos resíduos na recomendação de adubação<br />
pelo SIRSo (Tabela 3.2). De maneira que, a utilização de braquiária (Brachiaria ruziziensis),<br />
no consórcio com a cultura de milho tem se destacado, principalmente no cultivo de milho no<br />
inverno, intensificando a produção de resíduos com ciclagem de nutrientes (BRAMBILLA et<br />
al., 2009), principalmente quanto ao K (RAMELLA et al., 2013); simulando a “produção dos<br />
nutrientes” no próprio sistema de cultivo. Tem sido observado também que a utilização de<br />
braquiária em consórcio com a cultura de milho reduz a produtividade da cultura principal<br />
(BRAMBILLA et al., 2009; CRUZ et al., 2009), contudo, o fornecimento de nutrientes pelo<br />
aumento da produção de matéria seca pode reduzir ou até mesmo permitir a omissão da<br />
adubação, intensificando o SPD e atingindo a sustentabilidade do sistema de cultivo.<br />
Vale a pena destacar que tem sido observado ausência de efeito na produtividade da<br />
cultura de milho, ao realizar a semeadura da braquiária à lanço na época de adubação de<br />
cobertura na cultura de milho (CHIODEROLI et al., 2010; RAMELLA et al., 2013),<br />
45
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
demonstrando o potencial da utilização da consorciação na redução de adubação, por<br />
elevar os resíduos, potencializando a ciclagem de nutrientes, e reduzindo a adubação.<br />
Forma de aplicação dos adubos<br />
Em relação a forma de adubar, é pertinente fazer alguns comentários. A adubação à<br />
lanço tem proporcionado produtividade semelhante à adubação no sulco de semeadura<br />
(YAMADA; ROBERTS, 2005; GALVANI et al., 2008; MOTERLE et al., 2009; ALTMANN,<br />
2012), contudo alertam para o acúmulo de P na camada superficial com a aplicação em<br />
superfície total (SANTOS et al., 2008c; FRANCISCO et al., 2013), além de possíveis perdas<br />
de P e K por escorrimento superficial (BERTOL et al., 2011). Aliado a situação de que, ao<br />
realizar a adubação com Ca e K no sulco de semeadura também pode prejudicar a relação<br />
entre Ca:Mg:K (SFREDO, 2008b; SALVADOR et al., 2011; GERENDÁS; FÜHRS, 2013) em<br />
solo com níveis adequados.<br />
Desta forma, é possível sugerir a utilização de adubação de sistema (ALTMANN,<br />
2012), aumentando o rendimento operacional durante a semeadura da soja, ao direcionar à<br />
adubação para apenas o cultivo de inverno; sendo necessário fornecer nutrientes deficientes<br />
para elevar a produtividade e intensificar a produção de resíduos (FONSECA et al., 2011),<br />
elevando a ciclagem de nutrientes, melhorando o sistema plantio direto, e ampliando a<br />
sustentabilidade do sistema de AP.<br />
Ao realizar toda a adubação necessária para as culturas implantadas no sistema de<br />
cultivo soja/trigo, especificamente na cultura de trigo, tanto com a dose recomendada para a<br />
cultura de trigo (IAPAR, 2013) quanto adicionar a dose recomendada para a cultura de soja<br />
(EMBRAPA, 2011) e/ou utilizar os dados de quantidade de nutrientes exportados, conforme<br />
Tabela 3.5. Desta forma, estabelece a adubação de sistema (ALTMANN, 2012), visto que o<br />
nível crítico de P para a cultura de trigo é 9 mg dm -3 de P, valor maior que o da soja, 6 mg<br />
dm -3 (RCTT, 2013) e aproveitando os nutrientes disponíveis no solo (EMBRAPA, 2011;<br />
IAPAR, 2013).<br />
Outro ponto importante está relacionado com a distribuição do fertilizante na linha de<br />
semeadura de trigo, com a aplicação de doses menores em cada linha, pois a cultura do<br />
trigo é cultivada em espaçamento de 0,17 m enquanto a cultura de soja em 0,45 m, ou seja,<br />
o acúmulo do fertilizante necessário para os dois cultivos não implicam em doses elevadas<br />
no sulco de semeadura da cultura do trigo. Neste sentido, LIMA et al. (2013) verificaram que<br />
o elevado fornecimento de nutrientes à cultura de trigo com a aplicação de 3000 kg ha -1 de<br />
cama sobreposta de aves incrementou a produtividade; assim a aplicação da adubação para<br />
a cultura de soja juntamente com a do trigo pode elevar a produtividade desta cultura.<br />
46
Rampim et al.<br />
Adubação pela exportação de nutrientes nos grãos e a produtividade<br />
A recomendação da adubação conforme a exportação de nutrientes deve ser<br />
utilizada de forma sustentável ao fornecer os nutrientes para as plantas, visto que com as<br />
cultivares utilizadas atualmente em áreas conforme as UMs do sistema de AP utilizado nos<br />
ensaios de recomendação de adubação (Tabela 3.1), os nutrientes disponibilizados pelo<br />
solo são suficientes para atingir a produtividade média para o Estado do Paraná (SEAB,<br />
2013), sendo adequado apenas realizar a reposição de nutrientes exportados pela cultura<br />
de soja, atentando para níveis excessivos de nutrientes no solo.<br />
Desta forma, UMs utilizadas em sistema de AP, também podem utilizar dados de<br />
exportação de nutrientes obtidos durante o cultivo da soja, tanto seguindo as tabelas de<br />
teores segundo a literatura, quanto obtido em condições regionais, como em áreas<br />
manejadas em sistema de AP nas culturas de soja e trigo em Guaíra/Paraná (Tabela 3.5).<br />
Sobretudo, mantendo sempre o monitoramento do tecido foliar com o DRIS, em busca do<br />
equilíbrio nutricional.<br />
Com a determinação dos teores dos nutrientes nos grãos pode-se realizar a<br />
adubação de manutenção, considerando a ausência de resposta a adubação (RICHART et<br />
al., 2006; SFREDO, 2008a; GUARESCHI et al., 2008; BERNARDI et al., 2009; FONTOURA<br />
et al., 2010; PAULETTI et al., 2010; VIEIRA et al., 2013; SCHIAVO et al., 2013), relacionada<br />
aos níveis adequados dos atributos químicos do solo para o desenvolvimento da cultura da<br />
soja em diversas situações, semelhante às UMs utilizadas no ensaio de recomendação, com<br />
UM dentro de sistema de AP (Tabela 3.1). Assim, com os teores nos grãos da Tabela 3.5,<br />
permite repor os nutrientes extraídos relacionados às condições locais de cultivo, clima, tipo<br />
de solo, proporcionando ao produtor rural maior eficiência no uso dos recursos financeiros,<br />
adicionando apenas a quantidade extraída.<br />
Também é necessário considerar a produtividade esperada, considerando o histórico<br />
de produtividade das culturas nos últimos anos, pois tal informação incorpora problemas<br />
climáticos que ocorrem na região, reduzindo a produtividade média ao longo dos anos, não<br />
havendo necessidade de adubar conforme a produtividade desejada. Por outro lado, se o<br />
produtor realizar a recomendação de adubação conforme produtividade desejada e<br />
considerar os nutrientes exportados pelos grãos, gera altas doses com elevação dos custos,<br />
pois desconsidera outros fatores que interferem na produtividade, fato que é ponderando ao<br />
avaliar o histórico de produtividade.<br />
Ao considerar que, as doses recomendadas pela Tabela da Embrapa e pelo SIRSo<br />
(que considerou elevada produtividade, fator sustentabilidade e resíduos) (Tabela 3.2 e 3.3)<br />
são superiores às doses recomendadas pela Tabela 3.6 para a cultura da soja; e também<br />
por aqueles tratamentos testados (Tabela 3.2) não terem interferido diretamente na<br />
47
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
produtividade de grãos, é pertinente fazer considerações sobre a recomendação de<br />
adubação utilizando o SIRSo em conjunto com exportação de grãos.<br />
Tabela 3.5 Teores de nitrogênio (N), fósforo (P), enxofre (S), cálcio (Ca), magnésio (Mg),<br />
potássio (K), cobre (Cu), zinco (Zn), manganês (Mn) e ferro (Fe) nos grãos da cultura da<br />
soja safra 2011/12 e trigo na safra 2011 em 127 unidades de manejo em sistema de<br />
agricultura de precisão, para evidenciar a exportação de nutrientes pela colheita dos grãos,<br />
Paraná, 2013<br />
Cultura<br />
UM - Guaíra (1)<br />
Macronutrientes (5)<br />
N P S Ca Mg K<br />
------------------------------ g Kg -1 ou kg (1000kg) -1 -----------------------------<br />
Soja 59,45 2,63 1,90 5,78 1,43 9,42<br />
Trigo 25,60 2,09 2,22 3,92 0,99 3,82<br />
Referência<br />
Soja (2) 51,00 4,36 5,40 3,00 2,00 16,60<br />
Soja (3) 59,20 5,50 3,00 2,90 2,30 18,80<br />
Trigo (3) 17,20 1,30 1,40 0,20 0,80 2,00<br />
Trigo (4) 21,50 3,35 1,20 0,60 2,50 3,34<br />
Micronutrientes<br />
Cu Zn Fe Mn<br />
-------------- mg Kg -1 ou g (1000kg) -1 ------------------<br />
UM - Guaíra<br />
Soja 32,44 81,47 104,24 29,96<br />
Trigo 39,43 94,53 94,34 45,56<br />
Referência<br />
Soja (2) 10,00 40,00 30,00 70,00<br />
Soja (3) 13,00 37,70 134,30 33,70<br />
Trigo (3) 3,00 14,80 13,90 13,00<br />
Trigo (4) 6,00 44,50 49,00 44,00<br />
(1)<br />
Dados originados de avaliação de teor de nutrientes nos grãos na safra 2011/12 para a cultura da soja e safra<br />
2011 para o trigo, a partir de 127 unidades de manejo em sistema de agricultura de precisão no Paraná;<br />
(2)<br />
EMBRAPA (2011);<br />
(3)<br />
PAULETTI (2004);<br />
(4)<br />
COELHO et al. (2001);<br />
(5)<br />
Valores exportados pela colheita dos grãos, tanto em g do nutriente para cada kg de grão ou kg do nutriente<br />
para cada tonelada de grão.<br />
FONTE: dos autores.<br />
As alternativas de recomendação de adubação para as UM foram calculadas<br />
conforme a produtividade média de 2900 kg ha -1 em áreas de cultivo com soja no Paraná<br />
(Tabela 3.1), ao longo das safras 2003/04 a 2012/13, que estão sendo monitorados em 127<br />
UM em sistema de AP. Tal produtividade é semelhante a produtividade média do estado do<br />
Paraná de 2961 kg ha -1 , obtida ao longo das safras 2007/08 a 2012 (SEAB, 2013).<br />
48
Rampim et al.<br />
Tabela 3.6 Simulação da recomendação de adubação fosfatada (P 2 O 5 ) e potássica (K 2 O)<br />
para as unidades de manejo 1, 25, 45, 79 e 111 em sistema de AP, Paraná, 2013<br />
Unidade de Manejo<br />
(U.M.)<br />
Alternativas de recomendação de adubação<br />
-1 (1)<br />
produtividade esperada de 2900 kg ha<br />
SIRSo sem fator<br />
Exportação grãos<br />
sustentabilidade (2) média de 127 U.M. (3) da respectiva U.M. (4)<br />
P 2 O 5 K 2 O P 2 O 5 K 2 O P 2 O 5 K 2 O<br />
-------------------------------------------- kg ha -1 ---------------------------------------<br />
1 53 0 17 33 20 28<br />
25 25 0 17 33 18 35<br />
45 23 0 17 33 17 33<br />
79 16 0 17 33 24 35<br />
111 53 0 17 33 11 41<br />
(1)<br />
produtividade média obtida ao longo das safras 2003/04 a 2012/13 nos locais que são monitorados em 127<br />
unidades de manejo (UM) em sistema de agricultura de precisão no Paraná;<br />
(2)<br />
Recomendação de adubação SIRSo (SANTOS et al., 2008a), com o auxílio do programa NutriSoja 1.5<br />
(SANTOS et al., 2008b), considerando os resíduos da cultura de milho cultivada anteriormente (Tabela 3.2) e<br />
sem fator sustentabilidade para o cultivo da próxima safra;<br />
(3)<br />
Recomendação de adubação considerando a exportação de nutrientes pelos grãos com os dados médios de<br />
teores de nutrientes no grão obtidos da colheita na safra 2011/12 na cultura da soja, em 127 unidades de manejo<br />
em sistema de agricultura de precisão no Paraná (Tabela 3.9);<br />
(4)<br />
Recomendação de adubação considerando a exportação de nutrientes pelos grãos com os teores de<br />
nutrientes no grão obtidos da colheita na safra 2011/12 na cultura da soja, especificamente para cada unidade de<br />
manejo em sistema de agricultura de precisão no Paraná. Teores de P no grão foram: 2,94; 2,77; 2,52; 3,64 e<br />
1,52 g kg -1 de P nas UM 1, 25, 45, 79 e 111, respectivamente; e teores de K no grão foram: 7,98; 9,92; 9,40; 9,95<br />
e 11,85 g kg -1 de K nas UM 1, 25, 45, 79 e 111, respectivamente.<br />
FONTE: dos autores.<br />
Modelagem matemática SIRSo<br />
A situação descrita na Tabela 3.6, remete-se a recomendação de adubação pelo<br />
SIRSo (SANTOS et al., 2008a) para as UMs estudadas em conjunto com valores dos<br />
atributos químicos do solo (Tabela 3.1), considerando como intuito, atingir a produtividade<br />
média de 2900 kg ha -1 , sem fator de sustentabilidade, mas utilizando as informações de<br />
resíduos do cultivo anterior e aplicar 100% da possível necessidade de K, conforme Tabela<br />
3.2. Nesta situação houve ausência de recomendação de K, o qual está sendo suprido pelos<br />
resíduos e níveis elevados de K nas UMs (Tabela 3.1) e recomendação da dose de P<br />
inferior àquelas recomendadas para a cultura da soja de acordo com a Embrapa (2011)<br />
(Tabela 3.3); com destaque para a possibilidade de recomendação específica da adubação<br />
para cada UM inserida no sistema de AP.<br />
Também é possível utilizar os dados de exportação de grãos de cada unidade de<br />
manejo, e realizar recomendação específica para cada UM, retornando os nutrientes que<br />
serão exportados na UM.<br />
49
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
Conforme os dados de teores de nutrientes nos grãos na cultura de soja da safra<br />
2011/12 referente aos valores médios obtidos nas 127 unidades de manejo (Tabela 3.5)<br />
pode ser realizada a recomendação de adubação para atingir produtividade de 2900 kg ha -1<br />
de grãos de soja. Com os teores no grão de 2,63 g kg -1 de P e 9,42 g kg -1 de K, pode ser<br />
recomendado 17 kg ha -1 de P 2 O 5 e 33 kg ha -1 de K 2 O para todas as UMs com finalidade<br />
“simplista” de repor os nutrientes exportados (Tabela 3.6), considerando apenas o<br />
fornecimento dos nutrientes exportados pela adubação de reposição, ou seja,<br />
desconsiderando o sistema de cultivo envolvido (Tabela 3.6).<br />
Da mesma forma, ao considerar produtividade de 2900 kg ha -1 de soja e teores de P<br />
e K no grão específico para cada unidade de manejo obtém-se a recomendação de P 2 O 5 e<br />
K 2 O para cada UM, conforme Tabela 3.6; logicamente com maior precisão de<br />
recomendação, mas mantendo-se a recomendação de K.<br />
Tais formas alternativas de recomendação mostram a utilização dos teores<br />
exportados, sem considerar a disponibilidade de nutrientes no solo, como no caso do K, que<br />
apresenta em níveis elevados no solo (Tabela 3.1), além de desconsiderar a disponibilidade<br />
parcial do P adicionado pela adubação, o qual é influenciado por reações de adsorção no<br />
solo. De fato, Oliveira Júnior et al. (2013) evidencia a importância do monitoramento do<br />
balanço nutricional para realizar a recomendação de adubação adequada. Portanto, nos<br />
dois casos de recomendação foi considerado apenas os teores de nutrientes nos grãos e<br />
desconsiderado demais processos existentes no sistema de cultivo, como resíduos,<br />
atributos químicos do solo, adsorção de nutrientes no solo, os quais são tão importantes<br />
quanto avaliar os nutrientes exportados no grão pelas culturas.<br />
Desta forma, verifica-se que a recomendação da Embrapa (2011) (Tabela 3.3), para<br />
o K está mais relacionada aos valores de K exportados, assim como verificado na Tabela<br />
3.5, que ao recomendar adubação foi considerado a exportação de grãos. Contudo, para o<br />
P, a recomendação da Embrapa (2011) provavelmente considera a taxa de recuperação do<br />
P aplicado, visto que a recomendação de P é superior à recomendação através dos teores<br />
de nutrientes nos grãos da safra 2011/12 (Tabela 3.5).<br />
De forma geral, ao considerar a recomendação apenas pela exportação de nutrientes<br />
pelos grãos, com valores específicos para os locais ou para a UM (Tabela 3.6) não<br />
demonstra recomendação pertinente, pois desconsidera peculiaridades do sistema de<br />
cultivo, visto que na recomendação por SIRSo há elevada influência dos resíduos nas<br />
recomendações.<br />
Enfatiza-se a preocupação em recomendar a adubação fosfatada e potássica<br />
utilizando apenas os valores de exportação nos grãos, pois pode aplicar nutrientes<br />
50
Rampim et al.<br />
desnecessários e ainda, prejudicar o equilíbrio de cátions no solo, ou até mesmo perder os<br />
nutrientes disponibilizados pelos resíduos por escorrimento superficial.<br />
Importância da modelagem matemática na recomendação de adubação em sistema de<br />
agricultura de precisão<br />
É válido ressaltar a oportunidade de utilizar o SIRSo na recomendação de adubação<br />
para a cultura da soja (SANTOS et al., 2008a; SANTOS et al., 2008b), o qual considera a<br />
produtividade média alcançada para cada UM ao longo dos anos (ao realizar o<br />
monitoramento da produtividade em cada UM em sistema de AP, os nutrientes fornecidos<br />
pelos resíduos e pelo solo, sendo opcional a inclusão do fator sustentabilidade. Este fato<br />
pode ser importante, ao realizar a adubação para o próximo cultivo com o intuito de<br />
aproveitar o momento de preços menores de insumos. Ainda, é necessário ressaltar que o<br />
SIRSo considera os fatores de liberação de cada atributo químico no solo de acordo com as<br />
reações que ocorrem no solo.<br />
De maneira que, ao utilizar o SIRSo para a recomendação de adubação, pode-se<br />
aperfeiçoá-lo conforme as peculiaridades de cada UM, ou seja, utilizar a produtividade,<br />
resíduos, níveis no solo e agora sim, utilizar os teores de nutrientes exportados pelos grãos<br />
para cada UM. Desta forma, a recomendação de adubação SIRSo pode trazer benefícios<br />
para a sustentabilidade do sistema de cultivo para a cultura da soja.<br />
Ressalta-se ainda que, em solos de elevada fertilidade, com as cultivares atuais,<br />
deve-se adubar para manter a fertilidade do solo e/ou adequar o equilíbrio dos atributos<br />
químicos do solo, pois níveis elevados no solo podem prejudicar o balanço nutricional da<br />
cultura, consequentemente impedir alcançar o teto produtivo das cultivares em condição de<br />
adequado sistema de semeadura e umidade adequada no solo.<br />
É necessário salientar também que a aplicação, continuidade e evolução da<br />
recomendação de adubação em sistema de AP precisa integrar profissionais de diversas<br />
áreas. Segundo Bramley e Trengove (2013), os produtores rurais da Austrália tiveram<br />
problemas com equipamentos e softwares, situação agravada pela baixa relação entre<br />
produtor e prestadoras de serviços, fato que resultou na utilização dos conhecimentos<br />
próprios pelo produtor para o manejo das culturas. Tal situação pode servir de alerta para a<br />
agricultura brasileira, sendo necessário organizar grupos de profissionais, engenheiro<br />
agrônomo, produtor e pesquisador, para avaliação da situação econômica, tecnológica,<br />
sistema de cultivo, presença de terraços e relevo de cada propriedade, com elaboração de<br />
protocolo para ser conduzido a campo; e em seguida contratar a empresa prestadora de<br />
serviços para executá-los e, posteriormente, com o grupo de profissionais realizar a<br />
recomendação dos procedimentos de recomendação de adubação. Certo que, D’Avila<br />
51
Aplicação da modelagem matemática na adubação...<br />
(2013) destaca a necessidade de parceria entre produtores, professores e pesquisadores<br />
para atingir elevada produtividade na cultura da soja.<br />
Considerações finais<br />
A recomendação da Embrapa para omitir a adubação para a cultura da soja em solo<br />
com teor de argila > 400 g kg -1 e com teor de P > 9 mg dm -3 e K > 0,3 cmol c dm -3 ou utilizar a<br />
dose de 60 kg ha -1 P 2 O 5 e 40 kg ha -1 K 2 O é válida para Latossolo Vermelho eutroférrico<br />
perante produtividade média de 2900 kg ha -1 , sendo necessário avaliar a possibilidade de<br />
ocorrer níveis elevados de K + no solo no Paraná.<br />
A utilização da recomendação por modelagem no sistema de recomendação de<br />
corretivos e fertilizantes para a cultura da soja (SIRSo) com fator sustentabilidade sugere<br />
elevadas doses de fósforo, possibilitando a elevação dos níveis de P no solo, conforme a<br />
capacidade de adsorção de P de cada solo.<br />
A recomendação por modelagem SIRSo pode ser utilizada para otimizar a adubação<br />
em unidades de manejo inseridas em sistema de agricultura de precisão com adubação em<br />
taxa variável.<br />
A utilização de metodologias de recomendação de adubação que englobam várias<br />
especificidades de cada sistema de produção de grãos, como na cultura da soja, permite<br />
aumentar a eficiência do uso dos fertilizantes com produtividade sustentável.<br />
Em sistemas mais avançados como o sistema de agricultura de precisão, que pode<br />
utilizar inúmeras informações georreferenciadas de cada local da propriedade rural,<br />
necessita de formatos mais amplos de recomendação de adubação, como se faz com a<br />
modelagem matemática SIRSo, a qual resgata diversas informações do sistema de<br />
produção para definir a dose para a adubação fosfatada e potássica na cultura da soja.<br />
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58
Capítulo 4<br />
Calagem: determinação da quantidade de<br />
calcário com base na participação do cálcio e<br />
magnésio no complexo de troca<br />
Alfredo Richart 1<br />
Evertom Dutra Gressele 2<br />
Daniel Schwantes 1<br />
Jeferson Klein 1<br />
Ricardo Menon 1<br />
Rubens Fey 3<br />
Leandro Rampim 4<br />
Jacir Daga 1<br />
João Edson Kaefer 1<br />
Martios Ecco 1<br />
Alexandre Luís Müller 1<br />
1<br />
Professor do curso de Agronomia da Escola de Ciências Agrárias e Medicina Veterinária da Pontifícia<br />
Universidade Católica do Paraná, Campus Toledo. Avenida da União, 500, CEP: 85902-532. Toledo, Paraná.<br />
2 Acadêmico do curso de Agronomia da Escola de Ciências Agrárias e Medicina Veterinária da Pontifícia<br />
Universidade Católica do Paraná, Campus Toledo. Avenida da União, 500, CEP: 85902-532. Toledo, Paraná.<br />
3<br />
Professor da Universidade Federal Fronteira Sul, Campus de Laranjeiras do Sul, Paraná. BR-158, Km 7, CEP:<br />
85.301-970, Laranjeiras do Sul – PR.<br />
4 Pesquisador do Programa Nacional de Pós-Doutorado (PNPD) da Universidade Estadual do Oeste do Paraná,<br />
Campus de Marechal Cândido Rondon. Rua Pernambuco, 1777, CEP: 85960-000. Marechal Cândido Rondon,<br />
Paraná.<br />
__________________________________________________________________________<br />
Introdução<br />
O conhecimento agronômico comprova, de maneira irrevogável, que a prática de<br />
manejo de correção da acidez, especialmente em solos situados nas regiões tropicais, com<br />
acentuado grau de intemperismo, torna a prática da calagem uma das técnicas mais<br />
importantes visando elevar produtividade com sustentabilidade econômica e socioambiental.
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
A realização da calagem nos solos em que se diagnosticou excessiva acidez e<br />
toxicidade do alumínio trocável livre (Al 3+ ), por meio de competente análise laboratorial, é<br />
prática de manejo que os produtores agrícolas devem se preocupar. A correção da acidez e<br />
a inativação do Al 3+ contribuem para pleno desenvolvimento radicular e, consequentemente,<br />
melhorar as condições de nutrição da planta, condicionando-a à alta produtividade (VEGRO,<br />
2013).<br />
Em estudo conduzido por Oliveira et al. (1997), analisando os resultados do<br />
levantamento de reconhecimento dos solos do Paraná (EMBRAPA, 1984), mostraram que<br />
61% da área do Estado eram ocupadas por solos que apresentavam caráter álico ou<br />
distrófico, indicando necessidade de aplicação de calcário para obtenção de rendimentos<br />
economicamente viáveis às culturas.<br />
O uso de corretivos da acidez com elevados teores de cálcio (Ca) ou magnésio (Mg),<br />
pode interferir nas relações entre estes cátions, restringindo os efeitos benéficos esperados<br />
na correção da acidez, por promover desbalanços entre o Ca 2+ e o Mg 2+ no solo,<br />
prejudicando a absorção de nutrientes, causando desiquilíbrio nutricional de Ca e Mg nas<br />
plantas. Assim, na escolha do corretivo, deve ser considerado o poder de neutralização da<br />
acidez, bem como, sua proporção entre cátions acompanhantes, principalmente, relação<br />
entre Ca/Mg presente no corretivo (ALBUQUERQUE et al., 2001).<br />
Esta preocupação é pertinente, especialmente na região Oeste do Estado do Paraná,<br />
pois, os produtores vêm utilizando exclusivamente nas correções da acidez, o calcário<br />
dolomítico, o qual, tem provocado estreitamento da relação Ca/Mg, que com passar dos<br />
anos, tem promovido desequilíbrios no solo, prejudicando absorção de Ca pelas plantas,<br />
mas também, do potássio (K), uma vez que este nutriente tem sido adicionado em menores<br />
quantidades nas adubações de manutenção, acarretando em deficiência do mesmo as<br />
culturas anuais exploradas nesta região.<br />
Outro fator que merece destaque está relacionado ao procedimento utilizado para<br />
definir quantidade de calcário a ser aplicado, o qual normalmente é realizado interpretandose<br />
os resultados analíticos da análise de solo e a partir disto, realiza-se o cálculo para definir<br />
a quantidade de calcário a ser aplicada ao solo. Para o Estado do Paraná, o método oficial<br />
para recomendação de calagem é o da Saturação por Bases (OLIVEIRA, 2003). Este<br />
método considera saturação por bases (V%) adequada para cada cultura, porém, esta<br />
metodologia não permite ajuste individual de cada nutriente fornecido via calagem (Ca e<br />
Mg). Além disso, não possibilita discriminar os solos pela participação dos cátions Ca, Mg e<br />
K no complexo de troca. Em virtude desta limitação, surge a possibilidade de definir as<br />
quantidades de calcário a serem aplicadas pelo ajuste estequiométrico entre os cátions Ca,<br />
Mg e K. Nesta situação, para realização deste cálculo, leva-se em consideração a<br />
participação do Ca, Mg e K na capacidade de troca catiônica (CTC), a qual foi estabelecida<br />
60
Richart et al.<br />
por Bear et al. (1945), visando atingir crescimento máximo das plantas, o qual somente<br />
ocorre quando as concentrações trocáveis do solo de Ca, Mg e K são cerca de 65%, 10% e<br />
5%, respectivamente.<br />
Em termos de respostas das culturas agrícolas, às relações entre cátions básicos no<br />
solo, tem sido verificado que relações equilibradas dos elementos Ca, Mg e K no complexo<br />
de troca de um Latossolo Distroférrico de Cambé, PR, resultou em aumento de<br />
produtividade da cultura da soja (WATANABE et al., 2005). Já para a cultura do milho em<br />
solos do cerrado, os melhores rendimentos foram obtidos com relação Ca:Mg de 3:1<br />
(SILVA, 1980).<br />
Embora na literatura tenha informações de que estejam estabelecidas as<br />
participações do Ca, Mg e K na CTC para as plantas, fica a dúvida entre os profissionais<br />
que atuam na assessoria técnica, de como determinar o tipo e as quantidades de calcário a<br />
serem adicionadas ao solo para promover a elevação dos teores destes nutrientes nos solos<br />
cultivados na Região Oeste do Paraná. Assim, objetiva-se expor aos profissionais da<br />
Ciências Agrárias como estes conceitos básicos envolvendo a participação do Ca, Mg e K<br />
na CTC podem influenciar no desenvolvimento e produtividade das culturas; além de<br />
demonstrar como podem ser determinados por meio de cálculos matemáticos o ajuste<br />
estequiométrico entre este cátions buscando o equilíbrio ideal entre eles no solo.<br />
Reservas minerais de cálcio e magnésio no Estado do Paraná<br />
As rochas carbonáticas ou calcários, são rochas constituídas por calcita (carbonato<br />
de cálcio) e/ou dolomita (carbonato de cálcio e magnésio). O termo “calcário” é empregado<br />
para caracterizar grupo de rochas com mais de 50% de carbonatos. O calcário se destaca<br />
entre os recursos minerais explorados no Paraná, tanto pela importância econômica quanto<br />
pela diversidade de aplicações na indústria do cimento, cal e corretivo de solo. O calcário<br />
representa cerca de 50% do volume e valor da produção mineral paranaense,<br />
proporcionando terceiro estado produtor no Brasil (MINEROPAR, 2005).<br />
No Estado do Paraná existem três faixas de ocorrência distintas em terrenos<br />
metamórficos, Nordeste, Central e Sudeste, como mostra a Figura 4.1. As ocorrências da<br />
faixa Nordeste (Formação Itaiacoca), constitui pacote metassedimentar de baixo grau com<br />
predomínio de rochas dolomíticas, cuja história metamórfica complexa envolveu<br />
metamorfismo regional em fácies xisto verde, metamorfismo associado a zonas de<br />
cisalhamento regionais, metamorfismo de contato com o Complexo Granítico Cunhaporanga<br />
e com os diques de diabásio do Arco de Ponta Grossa (SAUNITE et al., 2011).<br />
61
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
Figura 4.1 Ocorrências de rochas calcárias no estado do Paraná.<br />
Fonte: Mineropar (2005).<br />
A Sudeste, ocorre a Formação Capiru, são constituídas exclusivamente por<br />
dolomitos, ocorrendo pequenas lentes de calcários. Estas faixas apresentam teores de<br />
MgCO 3 entre 3,65 a 4,1% e CaCO 3 entre 55% a 61%. As Formações Capiru, Votuverava e<br />
Antinha podem ser subdivididas em pelo menos nove conjuntos litológicos diferentes. As<br />
divisões feitas levam em conta tipos e associações de litologias, estruturas sedimentares,<br />
características estruturais, aspectos morfológicos e, principalmente, as falhas de<br />
cavalgamento, que quase sempre representam os limites de diferentes conjuntos litológicos<br />
(Figura 4.2). A deformação do Grupo Açungui é heterogênea, havendo rochas muito<br />
deformadas ao lado de pouco deformadas. Nessas últimas, é possível recuperar estruturas<br />
sedimentares, que aliadas a outras evidências, permitem discutir ambientes de<br />
sedimentação. A Formação Capiru engloba todos os metassedimentos do Grupo Açungui a<br />
Sul da Falha da Lancinha. Pode ser subdividida em pelo menos três conjuntos litológicos<br />
distintos, denominados de Juruqui, Rio Branco e Morro Grande (FIORI, 1991, 1992).<br />
62
Richart et al.<br />
Cobertura sedimentar mesozoica<br />
Magmatismo mesozoico<br />
Cobertura sedimentar paleozoica<br />
Escudo do Paraná<br />
Sedimentos cenozoicos<br />
Figura 4.2 Localização das formações geológicas que compõem os depósitos carbonáticos<br />
do Escudo paranaense.<br />
Fonte: Mineropar (2005).<br />
O Conjunto Juruqui compõe-se basicamente por filitos avermelhados, com<br />
intercalações não muito frequentes de quartzitos, com exceção de área próxima a Bocaiúva<br />
do Sul. Já o Conjunto Rio Branco engloba mármores e/ou metacalcários e suas<br />
intercalações de filitos e quartzitos, apresentando maior extensão areal dentre os conjuntos<br />
litológicos da Formação Capiru, além de estar posicionada tectonicamente sobre a anterior,<br />
através das falhas da Colônia Venâncio e das Aranhas. O Conjunto Morro Grande<br />
caracteriza-se pela alternância de bancos ou camadas de quartzitos, filitos e mármores, com<br />
espessuras da ordem de centenas de metros. Os filitos e os mármores são geralmente<br />
bandados ou rítmicos e os quartzitos mais homogêneos. Posiciona-se tectonicamente sobre<br />
o Conjunto Rio Branco, através das falhas de Tranqueira-Pessegueiro (FIORI; GASPAR,<br />
1993).<br />
A Formação Votuverava pode também ser subdividida em três conjuntos litológicos<br />
distintos, designados de Bromado, Coloninha e Saivá. Em termos areais, o segundo é mais<br />
importante e característico dessa formação. O Conjunto Bromado é composto por filitos,<br />
63
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
quartzitos e metaconglomerados polimíticos, que, inclusive, representam sua litologia mais<br />
característica, aparecendo em camadas relativamente contínuas, podendo atingir várias<br />
centenas de metros de espessura. Correlaciona-se com a Formação Iporanga<br />
(LEONARDOS, 1943), estando posicionado tectonicamente sobre o Conjunto Coloninha,<br />
através da Falha do Bromado. Por outro lado, o Conjunto Coloninha é mais variado,<br />
compreendendo meta-arenitos, metassiltitos, metarritmitos e metaconglomerados,<br />
frequentemente com litologia gradando para a outra, com estruturas sedimentares e<br />
sequências litológicas compatíveis com aquelas definidas por Bouma (1962) para turbiditos.<br />
A Formação Antinha foi subdividida em três conjuntos litológicos, denominados de<br />
Tacaniça, Capivara e Vuturuvu. O primeiro engloba as rochas clásticas das unidades A e B<br />
de Dias e Salazar Jr. (1987), constituídas respectivamente por metarritmitos sílticos cinza,<br />
com intercalações de metassiltitos arenosos e metarritmitos síltico-arenosos, meta-arenitos,<br />
e metaconglomerados; o segundo, pelos metacalcários calcíticos, geralmente rítmicos e de<br />
coloração cinza escuro, da Unidade C, ou Carbonática, dos autores supramencionados, e o<br />
último, os metarritmitos arenosos, níveis de metaconglomerados, metassiltitos, quartzitos e<br />
meta-argilitos da unidade D.<br />
As ocorrências da faixa Central (Formação Votuverava) são constituídas por<br />
calcários puros e calcários dolomíticos, englobando as localidades de Bateias, norte de Rio<br />
Branco do Sul e Cerro Azul. Os teores variam entre 20,5% a 52,8% de CaO e 0,5% a 14,1%<br />
de MgO. Outra faixa calcária, de origem sedimentar, é a Formação Irati na Bacia do Paraná,<br />
cujo calcário dolomítico é utilizado como corretivo de solos (MINEROPAR, 2005). Portanto,<br />
nestes locais apresentados, podem ser constatadas variações nos teores de CaO e MgO<br />
nas rochas que compões a base geológica do Estado Paraná, como ilustrado nas Figuras<br />
4.3 e 4.4.<br />
64
Richart et al.<br />
Figura 4.3 Mapa de distribuição do CaO (%) nas 43 amostras de solo no estado do Paraná.<br />
Fonte: Mineropar (2005).<br />
Figura 4.4 Mapa de distribuição do MgO (%) nas 43 amostras de solo no estado do Paraná.<br />
Fonte: Mineropar (2005).<br />
65
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
Manejo da calagem no sistema de plantio direto<br />
O processo de semeadura em solo não revolvido e protegido por resíduos vegetais,<br />
com rotação diversificada de culturas, nominado de Sistema de Plantio Direto (SPD),<br />
destaca-se entre as estratégias mais eficazes para melhorar a sustentabilidade da<br />
agricultura em regiões tropicais e subtropicais, contribuindo para minimizar perdas de solo e<br />
de nutrientes por erosão (CAIRES, 2013).<br />
A maior adoção deste sistema pelos agricultores ocorreu à partir da década de 1990,<br />
ocupando área cultivada no Brasil em 2012 de aproximadamente 32 milhões de hectares,<br />
conforme dados da FEBRAPDP (2014). A expansão do SPD no Brasil pode ser explicada,<br />
também, pelo menor custo de produção e facilidades de operação de práticas de campo<br />
neste sistema de cultivo, aliado à proteção do solo, água e fauna.<br />
A adoção do SPD em substituição ao sistema de Preparo Convencional do solo (PC),<br />
promove alterações na dinâmica de nutrientes e da acidez, principalmente na camada<br />
superficial do solo. Os efeitos nocivos da acidez são minimizados em solos em médio e<br />
longo prazo em SPD, sobretudo pelo incremento de matéria orgânica (CIOTTA et al., 2002).<br />
Compostos orgânicos de alta (SALET, 1998) e baixa massa molecular (MIYAZAWA et al.,<br />
1993; BAYER; AMARAL, 2003) atuam na complexação de formas monoméricas do Al 3+ , o<br />
que possivelmente contribui para obtenção de altas produtividades de grãos no SPD em<br />
solos com acidez elevada (SALET, 1998; FRANCHINI et al., 1999; VIEIRA et al., 2009).<br />
Assim, as alterações que ocorrem na dinâmica da acidez e na disponibilidade dos nutrientes<br />
em solos sob SPD, possivelmente influenciam a relação solo-planta, o que pode refletir nos<br />
critérios de calagem e de adubação das culturas (SCHLINDWEIN; GIANELLO, 2004).<br />
A amenização da acidez abaixo da camada de deposição do calcário somente ocorre<br />
quando o pH em CaCl 2 0,01 mol L -1 , na zona de dissolução do calcário atinge valores da<br />
ordem de 5,0 a 5,6 (RHEINHEIMER et al., 2000; CAIRES et al., 2005). Em outros estudos,<br />
nos quais foram avaliadas camadas mais profundas de solo, abaixo de 20 cm, verificou-se<br />
que calcário aplicado na superfície em SPD proporcionou melhoria nas condições de acidez<br />
não só nas camadas superficiais, como também nas do subsolo (OLIVEIRA; PAVAN, 1996;<br />
CAIRES et al., 2000a, 2008a).<br />
Trabalhando com aplicação superficial de calcário dolomítico em SPD na região<br />
Centro-Sul do Paraná, Caires et al. (2005) verificaram alterações no pH e nos teores de Al 3+ ,<br />
Ca 2+ e Mg 2+ trocáveis do solo, ocorrendo também aumento do pH e dos teores de Ca 2+ e<br />
Mg 2+ trocáveis e redução do teor de Al<br />
3+ trocável em todo o perfil do solo. Nas camadas de<br />
20 – 80 cm, a elevação no pH e nos teores de Ca 2+ e Mg<br />
2+ trocáveis assim como redução do<br />
Al 3+ trocável mostraram que calcário aplicado na superfície exerceu correção da acidez no<br />
subsolo. Estes resultados sugerem que ao longo do tempo, após a aplicação superficial de<br />
66
Richart et al.<br />
calcário em plantio direto, ocorre melhorias nos gradientes de acidez da superfície em<br />
direção ao subsolo. Nesta condição, a reaplicação superficial de calcário em solo já corrigido<br />
com calagem na superfície pode facilitar a movimentação do calcário em direção ao subsolo<br />
e proporcionar melhoria ainda mais acentuada na acidez do perfil do solo.<br />
Em outro estudo conduzido por Caires et al. (2008b), verificaram reduzida influência<br />
da calagem superficial abaixo de 5 cm até três anos após a aplicação de 3 Mg ha -1 de<br />
calcário em parcelas anteriormente sem calagem. Na camada superficial do solo (0-5 cm), o<br />
efeito da aplicação de 3 Mg ha -1 de calcário, após três anos, ou da aplicação de 6 Mg ha<br />
-1 de<br />
calcário, após 10 anos, foi semelhante. No entanto, após 10 anos da aplicação de 6 Mg ha -1<br />
de calcário, o pH foi maior e os níveis de Al 3+ trocável e de saturação por Al<br />
3+ foram mais<br />
baixos que os do tratamento sem calagem, até a profundidade de 40 ou 60 cm, o que não<br />
ocorreu após três anos da aplicação de 3 Mg ha -1 de calcário. Quando se realizou a calagem<br />
(3 Mg ha -1 ) sobre as parcelas que já haviam recebido calcário (6 Mg ha -1 ), a reaplicação do<br />
corretivo ocasionou aumento acentuado no pH até a profundidade de 60 cm, em relação ao<br />
tratamento que havia recebido apenas 6 Mg ha -1 de calcário, indicando que ocorreu<br />
movimentação do calcário reaplicado na superfície para maiores profundidades do solo<br />
quando a acidez na camada mais superficial era menor. A reaplicação do calcário<br />
(3 Mg ha -1 ) sobre as parcelas anteriormente calcariadas (6 Mg ha -1 ) resultou em níveis<br />
baixos de Al 3+ trocável (≤ 0,2 cmolc dm-3 ) e de saturação por Al 3+ (≤ 5%) em todo o perfil do<br />
solo (0-60 cm). A partir destes resultados, Caires (2013) sugere que os mecanismos que<br />
podem estar envolvidos na melhoria das condições de acidez no subsolo por meio da<br />
calagem na superfície em SPD são: (i) deslocamento vertical de partículas finas de calcário<br />
decorrente de condições favoráveis de estruturação do solo, e (ii) mobilização química do<br />
calcário nas formas inorgânicas, principalmente com sais de nitrato, sulfato e orgânicas.<br />
Recomendações de calagem em uso no Brasil<br />
Quanto as recomendações de calagem em uso no Brasil, as mesmas foram<br />
desenvolvidas originalmente para o sistema de PC. Em função da manutenção de restos<br />
culturais e nutrientes na superfície do solo sob SPD, alguns estados brasileiros têm<br />
estabelecido modificações na metodologia de recomendação de calagem, porque tem sido<br />
observado em solos cultivados sob SPD rendimentos adequados após longos períodos sem<br />
reaplicação de calcário em solos com pH baixo e Al 3+ alto (ANGHINONI; SALET, 2000).<br />
Além disso, fatores dependentes da natureza do solo, das condições climáticas, do<br />
grau de acidez original e da capacidade de reter água e nutrientes no solo, também podem<br />
estar ocasionando respostas diferenciadas das culturas à prática da calagem. Assim, é<br />
importante ressaltar que as características locais da região e a qualidade dos dados de<br />
67
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
pesquisa disponíveis são essenciais para auxiliar na escolha do método de recomendação<br />
de calagem, que se adapte às peculiaridades da região considerada (NOLLA; ANGHINONI,<br />
2004).<br />
Apesar da relevante contribuição na produção agrícola nacional e atenção especial<br />
ao manejo conservacionista do solo, o Paraná não possui sistema de recomendação de<br />
adubação e de calagem desenvolvido para o SPD. Usualmente, são utilizadas indicações<br />
técnicas para as culturas isoladamente ou os sistemas de recomendação desenvolvidos em<br />
outros estados ou regiões, principalmente no Rio Grande do Sul e Santa Catarina<br />
(CQFSRS/SC, 2004) e São Paulo (RAIJ et al., 1997). Além disso, a maioria dessas<br />
recomendações foram originalmente desenvolvida para sistema de PC do solo (MUZILLI et<br />
al., 1978; RAIJ et al., 1997; CQFSRS/SC, 2004; EMBRAPA, 2008a,b; EMBRAPA, 2009).<br />
De maneira geral, a saturação por bases tem sido usada como critério de verificação<br />
da necessidade de calagem, devido à flexibilidade de adaptação para diferentes culturas,<br />
conforme suas exigências (RAIJ, 1991) e por ser método que sofre menores oscilações que<br />
o pH especificamente (QUAGGIO, 2000). Além disso, a possibilidade da comparação dos<br />
valores de pH com os de saturação por bases permite controle eficiente dos resultados de<br />
laboratório. Outro motivo da utilização da saturação por bases, como índice de calagem é a<br />
sua fundamentação teórica mais completa, pois engloba importantes conceitos agronômicos<br />
para o desenvolvimento das plantas, tais como a soma de bases (englobando Ca, Mg e K),<br />
a capacidade de troca de cátions (CTC) e a acidez potencial (H + Al) (RAIJ, 1991). Este<br />
método é adotado nos estados de São Paulo, Paraná e alguns estados do Centro-Oeste do<br />
Brasil para indicar se existe necessidade ou não de calagem (QUAGGIO, 1983; RAIJ, 1986;<br />
SOUSA et. al., 1989; RAIJ et. al., 1997; QUAGGIO, 2000; RAIJ et. al., 2001).<br />
Uma opção de recomendação de calagem utilizada para o SPD na região Centro-Sul<br />
do Estado do Paraná estabelece critérios de tomada de decisão de calagem. A saturação<br />
por bases igual a 65% e o pH de 5,6 em CaCl 2 0,01 mol L -1 , com amostragem do solo<br />
efetuada na camada de 0-5 cm em solos argiloso (CAIRES et al., 1998 e 2000b),<br />
recomenda-se 1 / 3 a 1 / 2 da necessidade de calcário baseada no método da saturação por<br />
bases visando elevar a mesma aos critérios estabelecidos (amostragem na camada de 0-20<br />
cm), aplicando-se máximo de 2,5 Mg ha -1 de calcário, e 1 / 2 para solos argilo-arenosos,<br />
aplicando-se no máximo de 1,5 a 2,0 Mg ha -1 de calcário (SÁ, 1997).<br />
Estabelecimento das relações entre cátions no solo<br />
Conforme salientam Kopittke e Menzies (2007), o objetivo da análise química do solo<br />
é fornecer medida da disponibilidade dos nutrientes, bem como, fornecer informações da<br />
atuação do fator intensidade (nutriente imediatamente disponível na solução do solo), o fator<br />
68
Richart et al.<br />
quantidade (montante total disponível) e a influência da capacidade tampão (a taxa de<br />
variação em quantidade em relação a intensidade). Estas informações recolhidas a partir de<br />
análise química do solo são frequentemente utilizadas para orientar as práticas de<br />
fertilização.<br />
Os cátions Ca, Mg e K, estão presentes na solução do solo (fator intensidade), mas<br />
são predominantemente adsorvido no complexo de troca do solo (fator quantidade). Haby et<br />
al. (1990) constataram que, embora seja relativamente simples medir cátions trocáveis do<br />
solo, é mais difícil relacionar os dados analíticos obtidos de disponibilidade no solo com o<br />
crescimento das plantas. As concentrações de Ca, Mg e K no solo são geralmente,<br />
interpretadas utilizando dois métodos diferentes: a suficiência de nutrientes disponíveis e o<br />
conceito da relação básica de saturação de cátions (McLEAN, 1977).<br />
De acordo com o conceito de nível de suficiência, há níveis definidos de nutrientes<br />
acumulados no solo, abaixo do qual as culturas irão responder aos fertilizantes adicionados<br />
e acima dos quais provavelmente não irá responder (ECKERT, 1987). Assim, uma vez que o<br />
nutriente está presente em quantidade suficiente, o crescimento da planta será máximo em<br />
toda uma gama de concentrações de nutrientes antes de, eventualmente, ocorrer a<br />
diminuição quando os níveis de excesso/toxidez são atingidos.<br />
Em contraste com o conceito de grau de suficiência, a relação básica de saturação<br />
de cátions, também conhecida como "solo equilibrado", destina-se a fertilizar de acordo com<br />
as necessidades do solo (ECKERT, 1987). O conceito da relação básica de saturação de<br />
cátions afirma que há proporção equilibrada de cátions básicos (Ca 2+ , Mg 2+ e K + ) para<br />
capacidade de troca catiônica do solo (CTC), e que o crescimento da planta vai ser reduzido<br />
em solos que não contêm os cátions presentes na proporção especificada (McLEAN, 1977).<br />
O conceito da relação básica de saturação de cátions para fazer recomendações de<br />
aplicação de calcário e fertilizante potássico foi proposto por Bear et al. (1945). Este e outros<br />
trabalhos foram realizados em Nova Jersey por Bear e Toth (1948), resultando no conceito<br />
de "solo ideal". Conforme estes autores, solo ideal pode ser definido como solo que contém<br />
o complexo de troca saturado com 65% de Ca 2+ , 10% de Mg 2+ , 5% de K + e 20% de H + .<br />
Estas saturações vão resultar em um solo com proporções de Ca/Mg de 6,5:1, Ca/K de<br />
13:1, Ca/H de 3,25:1 e Mg/K de 2:1.<br />
Estas percentagens de saturação de cátions e as relações sugeridas foram resultado<br />
do crescimento de alfafa em 20 solos de New Jersey, experimentos estes conduzidos em<br />
casa de vegetação por Bear et al. (1945). Nestes estudos, o calcário e os fertilizantes<br />
potássicos foram aplicados como tentativa de atingir equilíbrio de bases adequado no solo,<br />
porém, foi identificado que as relações Ca/Mg foram totalmente fora do equilíbrio sugerido<br />
por Bear et al. (1951) por causa do K. No entanto, as relações Ca/K foram próximas do<br />
ideal. Além disso, Bear e Toth (1948) descobriram que a calagem em solos ácidos até o<br />
69
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
ponto em que H + trocável foi substituído por Ca 2+ tendem a causar deficiências de<br />
manganês em diferentes plantas perenes de raízes profundas.<br />
Na busca pelo equilíbrio ideal entre os cátions, outros estudos foram desenvolvidos<br />
por pesquisadores como Hunter et al. (1943), os quais verificaram que a alfafa cresceu bem<br />
em relação Ca/K bem ampla, ocorrendo crescimento normal entre 1:1 e 100:1. Em<br />
continuidade com suas pesquisas, Hunter (1949) verificou em casa de vegetação que o<br />
rendimento de alfafa não foi afetado pelas relações Ca/Mg de 1:4 a 32:1, representando<br />
proporções tanto maiores e menores do que normalmente encontrados em solos. Adams e<br />
Henderson (1962) mostraram resposta ao Mg em cultivo de sorgo (Sorghum vulgare Pers.)<br />
e trevo ladino (Trifolium repens L.) em casa de vegetação, quando a saturação de Mg foi<br />
menor de 4% na CTC.<br />
Este "solo ideal" proposto por Bear et al. (1945) foi amplamente promovido por<br />
William Albrecht como "solo equilibrado", particularmente por meio de publicações, tais<br />
como os papéis de Albrecht (ALBRECHT, 1975). Albrecht foi professor de Solos e<br />
Presidente do Departamento de Solos da Universidade do Missouri (Escola Superior de<br />
Agricultura), e fez excelente contribuição para a Ciência do Solo durante um longo período<br />
de tempo. Embora vários valores tenham sido propostos para a relação entre os cátions,<br />
eles geralmente caem dentro do seguinte intervalo aproximado (porcentagem de saturação<br />
da CTC): 65% a 85% para o Ca, de 6% a 12% de Mg e de 2% a 5% de K (GRAHAM, 1959).<br />
Vale ressaltar que Grahm e Fox (1971) chegaram a esses valores modificando os dados do<br />
Bear et al. (1945) e Bear e Toth (1948) para ajustar as condições no Missouri, os quais têm<br />
sido utilizados há muitos anos neste estado nos EUA.<br />
Em experimento conduzido em casa de vegetação por McLean e Carbonell (1972),<br />
buscaram avaliar crescimento do painço (Setaria italica L.) e alfafa (Medicago sativa L.) em<br />
dois solos com saturações de Ca variando 75%; Mg de 5% a 55% de Ca e Mg 25% em dois<br />
níveis K. Estes autores constataram que o rendimento do painço e da alfafa não foram<br />
afetados pelo tratamento de qualquer solo nessas saturações. No entanto, os rendimentos<br />
de alfafa mais do que duplicaram com o aumento das saturações Ca e Mg iniciais, a partir<br />
de 3% e de 18% para 5% e 75%, respectivamente (aumento do pH de 4,5 para 6,8). Fisher<br />
(1974) não encontraram nenhuma resposta a fertilizantes potássicos em solo do Missouri<br />
(CTC = 8-10 cmol c dm -3 ) quando a saturação do K foi maior que 2,3%. Yuan et al. (1976)<br />
avaliando três solos arenosos na Flórida com saturações de K menores de 3% constataram<br />
que a planta não tinha respondido a fertilizante K e, atribui esta falta de resposta ao K<br />
liberado de minerais como feldspatos e micas.<br />
Frequentemente, conforme os resultados apresentados por McLean e Carbonell<br />
(1972), Lierop et al. (1979), Liebhardt (1981) e Fox e Piekielek (1984), ocorre grande<br />
variação na saturação por cátions na CTC do solo, a qual não influenciou ou teve pequena<br />
70
Richart et al.<br />
influência no rendimento de diversas espécies cultivadas. De maneira semelhante, a relação<br />
entre Ca e Mg não apresentou influência no rendimento das culturas (FOY; BARBER, 1958;<br />
MUCHOVEJ et al., 1986; OLIVEIRA, 1993). Por outro lado, Grant e Racz (1987) salientaram<br />
ainda que as concentrações de Ca e Mg na solução do solo foram mais importantes para o<br />
crescimento de cevada (Hordeum vulgare L.) do que as relações entre estes cátions na CTC<br />
do solo. Todavia, Mostafa e Ulrich (1976) verificaram que a relação Ca:Mg pode ser um<br />
limitante na nutrição de Ca para beterraba açucareira (Beta vulgaris L.)<br />
No Brasil, Oliveira et al. (1994) observaram efeitos significativos do aumento da<br />
saturação de Ca na CTC do solo sobre o rendimento de matéria seca de mudas de cafeeiro.<br />
Além disso, Silva (1980) obteve os melhores rendimentos de matéria seca de milho com a<br />
relação 3:1 entre Ca e Mg em solos com 60% a 70% da CTC saturada com Ca. Watanabe<br />
et al. (2005) justificam que o uso de materiais corretivos com teores variáveis de Ca e Mg<br />
pode produzir um desequilíbrio entre os cátions no solo, prejudicando o processo de<br />
nutrição e crescimento das plantas, sendo que concentrações elevadas de Mg são mais<br />
prejudiciais do que altas concentrações de Ca, pois o Mg inibe o crescimento das raízes<br />
causando engrossamento e menor ramificação, possivelmente, isto se deve pela<br />
competição entre estes cátions pelo sitio ativo, diminuindo desta forma à absorção do Ca.<br />
Por outro lado, Mascarenhas et al. (1981) constatou que, quando a disponibilidade<br />
de Ca e Mg é aumentada em relação à de K, devido à calagem, ocorreu menor absorção<br />
deste último pelas plantas e atribui isto à competição entre os três cátions, decorrentes do<br />
princípio de troca iônica (RAIJ, 1982), sugerindo que quanto maiores os teores em Ca e Mg<br />
no solo, menor seria a disponibilidade de K para as plantas.<br />
A interação entre Ca, Mg e K ocorre tanto nas plantas quanto no solo, e foi objeto de<br />
vários estudos (REIS JÚNIOR, 1995). Íons cujas propriedades químicas são similares<br />
competem por sítios de adsorção, absorção e transporte na superfície radicular, o que<br />
normalmente ocorre entre K + , Ca 2+ e Mg<br />
2+ (FAGERIA et al., 1991). Devido à dinâmica das<br />
reações de troca iônica nos solos, é importante considerar as interrelações entre os íons K + ,<br />
Ca 2+ e Mg 2+ , pois o excesso de um poderá prejudicar a capacidade de retenção do outro e,<br />
consequentemente, influir diretamente nos processos de absorção pelas plantas<br />
(ORLANDO FILHO et al., 1996).<br />
Estes distúrbios nutricionais normalmente ocorrem em culturas cultivadas em solos<br />
pobres em Mg ou em culturas que requerem grandes quantidades de K para uma alta<br />
produção e boa qualidade dos produtos agrícolas; interações significativas do Ca com K<br />
podem ocorrer quando um solo é deficiente em um ou ambos nutrientes (USHERWOOD,<br />
1982). Rosolém et al. (1984) constataram a importância da relação entre teores de K, Ca e<br />
Mg no solo sobre a resposta da produção de sorgo sacarino (Sorghum bicolor L.) à<br />
adubação potássica. Os autores complementam relatando que, talvez, a relação entre estes<br />
71
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
três nutrientes possa explicar o fato de que alguns solos com teores médios de K<br />
respondem à adubação potássica, enquanto que outros não.<br />
Recomendação de calagem pelo ajuste estequiométrico entre cálcio e magnésio no<br />
solo<br />
Para correta interpretação dos resultados da análise química do solo, o profissional<br />
de Ciências Agrárias necessita conhecer conceitos e componentes da mesma. Para isto, o<br />
mesmo utilizar-se-á dos valores de referência, os quais são previamente estabelecidos para<br />
cada Programa de Recomendação de Corretivos e Fertilizantes por meio de teste em casa<br />
de vegetação e à campo, estabelecidos para cada estado ou região. Dentre os<br />
componentes básicos de uma análise de solo, destaca-se:<br />
– Os valores de acidez ativa (pH em água ou CaCl 2 0,01 mol L -1 ), acidez trocável<br />
(Al 3+ ) e acidez potencial (H + Al);<br />
– Matéria orgânica (M.O. = C x 1,724);<br />
– Soma de bases (SB = Ca + Mg + K + Na)<br />
– Capacidade de troca catiônica à pH 7,0 (CTC = SB + H + Al) e a efetiva<br />
(CTC ef = SB + Al 3+ );<br />
– Saturação por bases [V% = (SB/T) x 100];<br />
– Saturação por Al 3+ [m% = (Al 3+ /t) x 100];<br />
– Teores de macronutrientes primários (P e K) e secundários (Ca, Mg e S);<br />
– Teores dos micronutrientes (Cu, Fe, Zn, Mn e B).<br />
Neste caso, este conjunto de informações são necessários para diagnóstico<br />
adequado da fertilidade de determinado solo e, por meio deles, tem-se o ponto de partida<br />
para recomendação de adubação e correção do solo. Para melhor ilustração do cálculo<br />
estequiométrico, partir-se-á de um exemplo baseado nas informações de dados hipotéticos<br />
de uma análise química do solo, com os seguintes valores:<br />
CTC = 13,54 cmol c dm -3<br />
Ca = 5,82 cmol c dm -3<br />
Mg = 1,36 cmol c dm -3<br />
Primeiro passo: Determinar a quantidade de CaO a ser adicionada para o equilíbrio<br />
desejado. Neste exemplo, deseja-se elevar participação do Ca para 65% da CTC, sendo<br />
necessário determinar a quantidade de Ca em cmol c dm -3 a ser adicionada (q):<br />
Ca = (CTC x %Ca desejado)/100<br />
Ca = (13,54 x 65)/100<br />
Ca = 8,80 cmol c dm -3<br />
72
Richart et al.<br />
q = Ca desejado – Ca existente no solo<br />
q = 8,80 – 5,82<br />
q = 2,98 cmol c dm -3 de Ca<br />
Uma vez encontrado este teor, agora calcula-se a quantidade de Ca a ser adicionada<br />
em kg ha -1 (Q).<br />
1,00 cmol c dm -3 ________________ 200 mg de Ca<br />
2,98 cmol c dm -3 ________________ x<br />
x = 586 mg dm -3 de Ca<br />
Para sequência do cálculo, será considerado como profundidade de correção a<br />
camada superficial (0 – 0,20 m) do solo. Neste caso, um hectare (ha) corresponde a:<br />
1 ha = 100m x 100m<br />
1 ha = 10.000m 2<br />
1 ha = 10.000 m 2 x 0,20 m<br />
1 ha = 2.000 m 3<br />
Para fins de cálculo, assumiremos que 1 kg = 1 dm 3 = 1 L -1 , ou seja, a densidade do<br />
solo será igual à 1.<br />
1 m 3 ________________ 1.000 kg<br />
2.000 m 3 ________________ x<br />
x = 2.000.000 kg<br />
Logo:<br />
1 m 3 ________________ 1.000 kg<br />
2.000 m 3 ________________ x<br />
x = 2.000.000 kg<br />
1 dm 3 ________________ 586 mg de Ca<br />
2.000.000 dm 3 ________________ x<br />
x = 1.192 kg ha -1 de Ca<br />
Transformar Ca para CaO:<br />
Ca CaO<br />
40 ___________ 56<br />
1.192 ___________ x<br />
x = 1.668,8 kg ha -1 de CaO<br />
73
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
Segundo passo: Determinar a quantidade de MgO a ser adicionada para o equilíbrio<br />
desejado. Neste exemplo, deseja-se elevar participação do Mg para 15% da CTC, sendo<br />
necessário determinar a quantidade de Mg em cmol c dm -3 a ser adicionada (q):<br />
Mg = (CTC x %Mg desejado)/100<br />
Mg = (13,54 x 15)/100<br />
Mg = 2,03 cmol c dm -3<br />
q = Mg desejado – Mg existente no solo<br />
q = 2,03 – 1,36<br />
q = 0,67 cmol c dm -3 de Mg<br />
Uma vez encontrado este teor, agora calcula-se a quantidade de Mg a ser<br />
adicionada em kg ha -1 (Q).<br />
1,00 cmol c dm -3 ________________ 120 mg de Mg<br />
0,67 cmol c dm -3 ________________ x<br />
x = 80,4 mg dm -3 de Mg<br />
1 dm 3 ________________ 80,4 mg de Mg<br />
2.000.000 dm 3 ________________ x<br />
x = 160,8 kg ha -1 de Mg<br />
Transformar Mg para MgO:<br />
Mg MgO<br />
24 ___________ 40<br />
160,8 ___________ x<br />
x = 268 kg ha -1 de MgO<br />
Terceiro passo: Determinar a quantidade de calcário a aplicar.<br />
Quantidade a adicionar:<br />
CaO = 1.668,8 kg ha -1 de CaO<br />
MgO = 268 kg ha -1 de MgO<br />
74<br />
Propriedades dos Calcários utilizados:<br />
Calcário calcítico: 45% CaO<br />
4 % MgO<br />
PRNT: 100%
Richart et al.<br />
Calcário dolomítico: 29% CaO<br />
20% MgO<br />
PRNT: 100%<br />
Para calcular a quantidade exata de cada calcário utiliza-se uma função de duas<br />
incógnitas. Para isso a primeira função é data pelo valor total de CaO igualado a soma das<br />
quantidades de CaO adicionado por cada calcário. Para a outra função repete-se o mesmo<br />
processo, porém desta vez com o MgO.<br />
Adota-se assim:<br />
QDol= Quantidade de Calcário Dolomítico em kg ha -1<br />
QCalc= Quantidade de Calcário Calcítico em kg ha -1<br />
1.668,8 = [QCalc x (45/100)] + [QDol x (29/100)]<br />
268,0 = [QCalc x (4/100)] + [QDol x (20/100)]<br />
Logo:<br />
1.668,8 = 0,45QCalc + 0,29QDol<br />
268 = 0,04QCalc + 0,20QDol<br />
Isola-se o QCalc da primeira função.<br />
1.668,8 – 0,29QDol = 0,45QCalc<br />
(1.668,8 – 0,29QDol)/0,45 = QCalc<br />
QCalc = (1.668,8 – 0,29QDol)/0,45<br />
Isola-se o QDol da segunda fórmula e substituímos nesta o QCal isolado a cima.<br />
268 = 0,04QCalc + 0,20QDol<br />
268 – 0,04QCalc = 0,20QDol<br />
268 – 0,04 [(1.668,8 – 0,29QDol)/0,45] = 0,20QDol<br />
268 – [(66,752 – 0,0116QDol)/0,45] = 0,20QDol<br />
268 – (148,3378 – 0,026QDol) = 0,20QDol<br />
268 – 148,3378 + 0,026QDol = 0,20QDol<br />
268 – 148,3378 = 0,20QDol – 0,026QDol<br />
119,622 = 0,174QDol<br />
QDol = 119,622/0,174<br />
QDol = 687,5 kg ha -1<br />
75
Calagem: determinação da quantidade de calcário...<br />
Agora substitui-se QDol na segunda fórmula como QCalc isolado:<br />
QCalc = [1.668,8 – (0,29QDol)/0,45]<br />
QCalc = [1.668,8 – (0,29 x 687,5)/0,45]<br />
QCalc = (1.668,8 – 199,38) / 0,45<br />
QCalc = 1469,42/0,45<br />
QCalc = 3.265 kg ha -1<br />
Portanto, para elevar Ca para 65% e o Mg para 15% da CTC, deve-se adicionar:<br />
Calcário Dolomítico = 687,5 kg ha -1 .<br />
Calcário Calcítico = 3.265 kg ha -1<br />
Vale ressaltar que, as devidas quantidades devem ser corrigidas conforme PRNT do<br />
produto utilizado, neste exemplo, o PRNT utilizado é de 100% para fins didáticos. Estes<br />
cálculos podem ser realizados de maneira automática em softwares específicos para tal fim.<br />
Considerações finais<br />
Os critérios de recomendação de calagem são variáveis, segundo os princípios<br />
analíticos e os objetivos propostos. A escolha de um determinado modelo de recomendação<br />
de calagem está condicionada ao comportamento dos índices de acidez nos solos em<br />
questão e à disponibilidade e qualidade dos resultados de pesquisa disponíveis. Assim, para<br />
obter uma correta recomendação da quantidade de calcário a ser aplicada no solo, é<br />
necessária uma amostragem representativa do solo considerado, uma adequada<br />
interpretação da análise de solo, seguir a recomendação de calcário calibrada para a região<br />
de cultivo e considerar as condições climáticas, forma de manejo do solo e o histórico de<br />
produção dos cultivos da área estudada.<br />
Desta maneira, para o manejo adequado da calagem, deve-se considerar não<br />
apenas uma saturação por bases desejada para as culturas, mas sim, estabelecer o<br />
equilíbrio entre os cátions Ca, Mg e K conforme sua participação no complexo sortivo do<br />
solo. Esta pode ser uma estratégia importante, pois, permite ajustar individualmente cada<br />
cátion conforme parâmetros preestabelecidos e assim, equilibrar o solo, melhorando o<br />
suprimento dos mesmos para as plantas. Ainda, evita desequilíbrios entre estes cátions,<br />
promovendo melhor absorção pelas plantas e proporcionando aumento na produtividade.<br />
Portanto, no momento que o profissional das Ciências Agrárias efetua a intepretação<br />
da análise de solo, a escolha do método para determinar a quantidade de calcário torna-se<br />
importante, pois o mesmo definirá a dose mais adequada de corretivo de forma a atender<br />
não só a necessidade da cultura, mas também o balanço do sistema de produção.<br />
76
Richart et al.<br />
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81
Capítulo 5<br />
Inoculantes contendo bactérias fixadoras de<br />
nitrogênio para aplicação na cultura do milho<br />
Veronica Massena Reis 1*<br />
Gabriela Cavalcanti Alves 2<br />
1 Pesquisador A. Embrapa Agrobiologia. Km 07 da BR 465, Seropédica, Rio de Janeiro, CEP 23890-000. E-mail:<br />
veronica.massena@embrapa.br. *Autor para correspondência.<br />
2 Pós-doutor programa Capes-Embrapa. Embrapa Agrobiologia. Km 07 da BR 465, Seropédica, Rio de Janeiro,<br />
CEP 23890-000. E-mail: gabrielacalves@yahoo.com.br<br />
Introdução<br />
Ao redor de 78% do ar que respiramos é composto de nitrogênio e este elemento é o<br />
terceiro mais importante à manutenção da vida no planeta, depois do carbono (C) e do<br />
oxigênio (O). O grande paradoxo é que este gás inerte (N 2 ) pode ser reduzido à forma<br />
assimilável pelos vegetais (NH + 3 ) de duas grandes formas: química através da quebra físicoquímica<br />
utilizando grandes quantidades de energia e sendo a patente descrita em 1930<br />
como processo Haber-<br />
Bosch ou a redução biológica, feita por microrganismos unicelulares que sintetizam o<br />
complexo enzimático denominado nitrogenase. Este processo é denominado de fixação<br />
biológica de nitrogênio (FBN).<br />
Os microrganismos que reduzem o N gás para amônio são denominados de<br />
diazotrófos ou mesmo fixadores de nitrogênio e se associam a outros organismos incluindo<br />
as plantas. O exemplo mais divulgado no Brasil e responsável pelo sucesso deste<br />
agronegócio é a utilização do rizóbio aplicado na cultura de soja onde se recomenda a<br />
redução de 100% da dose de N-fertilizante nesta cultura. Outro exemplo nacional e<br />
recentemente incorporado a rotina de produção de cereais é a aplicação de outra bactéria<br />
denominada Azospirillum brasilense, que foi descrita pela pesquisadora Johanna Döbereiner<br />
em 1978, a partir de amostras de rizosfera de diversas plantas. Esta associação vem sendo<br />
estudada por aproximadamente 60 anos e revelou que os diazotrófos, além de
Reis & Alves<br />
disponibilizarem N para as plantas, podem atuar no crescimento destas pela produção de<br />
reguladores de crescimento, no biocontrole de fitopatógenos e na resposta da planta ao<br />
estresse ambiental, com reflexos na produção e na redução do uso de N-fertilizante. São<br />
descritas na literatura como bactérias diazotróficas promotoras de crescimento (BDPC) e a<br />
nossa agricultura permite a comercialização destes microrganismos benéficos, onde a<br />
simbiose clássica é visível pela formação de nódulos como na soja, não existe. O agricultor<br />
que aplica Azospirillum não verifica este sintoma clássico e este tem sido o maior motivo de<br />
seu atraso como produto comercial, especialmente no Brasil.<br />
De todas as bactérias diazotróficas atualmente conhecidas, as do gênero<br />
Azospirillum são as mais estudadas e as quais existem produtos para aplicação à campo em<br />
diversos países. Este fator de conhecimento acumulado de um certo organismo, embora<br />
não elimine a recomendação agrícola de outras espécies, determina a qualidade da<br />
informação. Azospirillum tem muitas vantagens descritas pela pesquisa tais como: não está<br />
relacionado a genomas (descrição de genes) que podem vir a causar doença à plantas ou<br />
animais; é de fácil cultivo pois cresce muito rápido sendo facilmente identificada em<br />
laboratório; sua origem que é brasileira, a partir de amostras colhidas no solo tropical. É uma<br />
bactéria adaptada as nossas condições de solos pobres e não possui especificidade<br />
hospedeira, podendo ser aplicada em várias plantas de interesse agrícola. Sua descoberta<br />
incitou a comunidade científica da época a reconhecer que bactérias fixavam nitrogênio em<br />
associação com plantas e em outros locais do vegetal que não fossem as estruturas<br />
conhecidas como nódulos, como os que são observados nas raízes de soja, feijão, entre<br />
outras plantas. Esta associação de ideias levou os pesquisadores a utilizar o mesmo modelo<br />
de aplicação das bactérias diazotróficas no campo para outras plantas como os cereais e<br />
assim tem sido utilizado até hoje, isto é, aplicar Azospirillum da mesma forma que se aplica<br />
o rizóbio: cobrindo a semente com o produto inoculante.<br />
No Brasil, produtos baseados em aplicação de bactérias vivas podem ser<br />
classificados de duas maneiras: inoculantes para fixar nitrogênio ou promover o crescimento<br />
vegetal e agente de controle biológico. Os denominados inoculantes referem-se à utilização<br />
de microrganismos vivos, capazes de promover o crescimento vegetal de forma direta ou<br />
indireta, através de diferentes mecanismos de atuação. Também são conhecidos como<br />
biofertilizantes. A legislação brasileira, que normatiza esta aplicação, está descrita na página<br />
do Ministério da Agricultura e Abastecimento (MAPA) junto com fertilizantes e corretivos.<br />
Que bactéria fixadora de nitrogênio é a ideal?<br />
A pergunta que geralmente se faz aos microbiologistas é: Que bactéria seria a ideal<br />
para aplicação agrícola? A resposta está baseada naquela que mais se conhece e que é<br />
83
Inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio...<br />
capaz de ser bioprocessada, isto é, tornar-se um produto viável para a comercialização. Por<br />
esta razão as mais utilizadas são as do gênero Azospirillum, já que é o mais estudado<br />
depois das do gênero Rhizobium.<br />
Azospirillum foi primeiramente descrito por Tarrand et al. (1978) para descrever<br />
diversos isolados obtidos de raízes de diferentes plantas e origens tais como: capim<br />
digitaria, Panicum maximum, Cynodon dactylon, trigo, milho, sorgo, mileto e arroz que foram<br />
colhidos de diferentes locais pela pesquisadora Johanna Döbereiner; que trouxe material<br />
colhido em países como o Brasil, Peru, Nigéria, Colômbia e Senegal além de amostras<br />
enviadas por outros pesquisadores dos Estados Unidos, Equador e Venezuela. Já neste<br />
primeiro trabalho de descrição ficava evidente a sua ocorrência cosmopolita e a sua<br />
importância na associação com plantas de interesse agrícola. Sabe-se que espécies deste<br />
gênero são capazes de colonizar mais de 100 famílias de plantas e significativamente<br />
influenciar o crescimento e a produtividade de diferentes culturas agrícolas (BASHAN; DE-<br />
BASHAN, 2010).<br />
Sua descoberta está associada a utilização de um meio de cultivo onde se omitiu a<br />
adição de nitrogênio chamado de NFb e neste caso, se usa uma consistência denominada<br />
de semi-sólida, isto é, utiliza dez vezes menos a quantidade de ágar para a sua confecção<br />
em tubos ou vidros pequenos para o crescimento em condições de fixação de nitrogênio<br />
(microaerofílica). Os meios de cultivo, descritos a partir da descoberta destas bactérias, são<br />
mundialmente utilizados, pois permitem a expressão da enzima nitrogenase, a responsável<br />
pela redução do N 2 atmosférico que é sensível ao oxigênio. Usando esta simples estratégia<br />
o gênero Azospirillum engloba atualmente 16 espécies descritas sendo as duas primeiras,<br />
A. brasilense e A. lipoferum, as mais estudadas e que também são as utilizadas em<br />
produtos comerciais para aplicação na agricultura. Este trabalho terá o enfoque de escrever<br />
a história e a aplicação destas duas espécies.<br />
Azospirillum<br />
Azospirillum pertence a subclasse alfa de proteobactéria, a mesma do rizóbio da<br />
soja. São bactérias Gram-negativas, muito móveis pela presença de vários flagelos que<br />
permite a sua rápida disseminação no ambiente (MOENS et al., 1995). Possui grande<br />
versatilidade metabólica, podendo utilizar diversas fontes de carbono e nitrogênio no seu<br />
crescimento incluindo vários aminoácidos, amônio, nitrato e nitrito (HARTAMANN; ZIMMER,<br />
1994). É excelente colonizadora da superfície de raízes, local onde foram obtidos os<br />
primeiros isolados (DÖBEREINER; DAY, 1976). Algumas espécies são capazes de estender<br />
esta colonização aos tecidos internos das plantas, colonizando os espaços intercelulares<br />
que são denominados de apoplasto (ASSMUS et al., 1995). Esta localização interna das<br />
84
Reis & Alves<br />
plantas, sem causar sintomas de doenças, é descrito como endofitismo e no caso de<br />
Azospirillum, ele é classificado como um endófito facultativo já que sua sobrevivência fora<br />
da planta não é prejudicada (BALDANI; BALDANI, 2005). Em condições adversas de<br />
limitação de água e nutrientes Azospirillum converte para uma forma de cisto, onde<br />
apresenta um adensamento na camada de exopolissacarídeos a acumula substâncias de<br />
reserva dentro das células na forma de grãos de poli-β-hidroxibutirato (PHB), que serve<br />
como reserva de carbono e energia para a manutenção celular nas condições de estresse,<br />
muito comuns no solo (TAL; OKON, 1985).<br />
A. brasilense e A. lipoferum produzem uma série de reguladores de crescimento<br />
como auxinas (PRINSEN et al., 1993), citocininas (TIEN et al., 1979), giberelinas (BOTTINI<br />
et al., 2004), etileno (STRZELCZYK; KAMPER, 1994), ácido abscísico (COHEN et al., 2008)<br />
e outras substâncias novas e pouco estudadas como por exemplo o ácido nitroso (CREUS<br />
et al., 2005) e poliaminas (CASSÁN et al., 2009). Entretanto, são consideradas<br />
especialmente como excelentes produtoras de auxinas principalmente quando cultivadas em<br />
meio de cultura contendo triptofano (STEENHOUDT; VANDERLEYDEN, 2000; SPAEPEN et<br />
al., 2009). Quantitativamente, o regulador produzido em maior quantidade é o ácido indol<br />
acético (AIA) sendo um dos efeitos visíveis da inoculação de Azospirillum, principalmente<br />
em condições controladas (SPAEPEN et al., 2007).<br />
Devido a esta grande produção de auxinas pelo Azospirillum, a sua aplicação<br />
modifica a arquitetura das raízes e este é o sintoma visível mais estudado. A inoculação<br />
promove o alongamento da raiz (DOBBELAERE et al., 1999), além do desenvolvimento de<br />
raízes laterais e adventícias (CREUS et al., 2005), pelos radiculares (HADAS; OKON, 1987),<br />
em plantas de diferentes espécies e consequentemente melhoram a aquisição de água e<br />
nutrientes.<br />
Pelo menos quatro das seis vias de síntese conhecidas em microrganismos já foram<br />
descritas em Azospirillum sendo três dependentes de triptofano (conhecidas como via IPyA -<br />
indole-3-piruvato, IAM - indole acetamida e TAM-triptamida) descritas por Prinsen et al.<br />
(1993) e Carreño-Lopez et al. (2000). Estas vias recebem os nomes de seus compostos<br />
intermediários ou enzimas chaves. Destas seis vias, duas são as principais: IAM e IPyA<br />
(LAMBRECHT et al., 2000).<br />
Mas qual a importância destas vias para a planta em associação com Azospirillum?<br />
O triptofano é um aminoácido exsudado pelas raízes, especialmente na região de<br />
emergência (JAEGER et al., 1999). Outros aminoácidos também podem ser efetivos como a<br />
tirosina e a fenilalanina (ROTHBALLER et al., 2005) tornando a exsudação radicular destas<br />
substâncias um forte indicador de eficiência relacionada à variedade onde Azospirillum é<br />
aplicado. Outras substâncias exsudadas pelas raízes também são de suma importância<br />
85
Inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio...<br />
como vitaminas e ácidos orgânicos (SHUKLA et al., 2011) sendo estes compostos<br />
relacionados à resposta de Azospirillum brasilense estirpe Sp 245 (ZAKHAROVA et al.,<br />
2000), SOMERS et al., 2005).<br />
Em condições adversas os exsudados radiculares podem ser limitados, sendo que,<br />
este efeito pode ser sentido pela bactéria inoculada. A. brasilense aumenta a produção de<br />
AIA nestas condições de limitação, desencadeando a formação de raízes laterais e pelos<br />
radiculares e resultando em mais exsudação radicular o que pode, em parte, explicar o<br />
efeito visível da aplicação desta bactéria em condições limitantes como, por exemplo, nas<br />
doses baixas de fertilizante nitrogenado ou na ausência do mesmo (SPAEPEN et al., 2009).<br />
Azospirillum na agricultura brasileira<br />
O Brasil foi o berço desta descoberta, mas sua aplicação comercial só teve início em<br />
2010, isto é, 32 anos após sua descoberta. Fica difícil de entender como o País que<br />
descreveu a espécie, faz uso de inoculantes para a soja a mais de 50 anos, além de<br />
descrever a importância destes organismos na agricultura, não faz uso efetivo deste<br />
conhecimento e pode ser considerado atrasado na aplicação agrícola destas bactérias<br />
benéficas. A resposta está, em parte, na variabilidade de resultados de pesquisa publicados,<br />
na utilização de diferentes cepas ou estirpes, e na baixa qualidade dos produtos ou<br />
diferenças na obtenção das células utilizadas nos ensaios de campo. Inoculante é um<br />
produto que precisa levar até a semente uma quantidade elevada de bactérias vivas e<br />
veiculadas em produtos de qualidade. A população ideal está na ordem de 1.000.000.000<br />
(1. 10 9 ) células por cada grama ou mililitro de produto. Outro fator de importância<br />
principalmente no Brasil foi a descoberta de muitas outras espécies e gêneros de bactérias<br />
diazotróficas neste período e estes estudos, que são de longa duração, afastaram os<br />
pesquisadores do setor industrial, que realmente leva até o campo o resultado do trabalho<br />
de utilização agronômica destes microrganismos.<br />
Mas quais são os resultados da aplicação de Azospirillum feitos ao longo destes 32<br />
anos? Veresoglou e Menexes (2010) utilizaram os artigos científicos publicados na "web"<br />
para fazer uma avaliação sobre o impacto do uso de Azospirillum na agricultura. Eles<br />
avaliaram 59 artigos onde se aplicou esta bactéria em trigo. Nesta avaliação foi observado<br />
um aumento de 8,9% na produção de grãos de trigo e 17,8% no aumento da biomassa seca<br />
da parte aérea. Interessante notar que este aumento foi observado na ausência do N-<br />
fertilizante e diferenciado entre espécies de Triticum sendo T. aestivum superior ao T. durum<br />
e A. lipoferum superior resposta à inoculação comparado ao A. brasilense.<br />
Esta variabilidade nos resultados de aplicação em outras culturas de cereais como<br />
trigo, arroz, milho ou sorgo já foi descrita previamente. Sumner (1990) descreveu um<br />
86
Reis & Alves<br />
levantamento de dados sobre a aplicação de estirpes de Azospirillum em diversas culturas<br />
de cereais e observou que 32 ensaios de aplicação à campo naquela época apresentaram<br />
respostas positivas à inoculação, enquanto que outros sete ensaios (a maioria com trigo)<br />
mostraram resultados negativos na produção de grãos (dados entre os anos de 1983 a<br />
1985). Já Okon e Labandera-Gonzalez (1994) descreveram que, de uma maneira geral,<br />
60% a 70% dos experimentos citados na literatura mostravam incrementos de produção<br />
com a inoculação, no entanto, somente 5% a 30% apresentavam respostas estatisticamente<br />
significativas. Dobbelaere et al. (2001) apresentaram um sumário de experimentos<br />
envolvendo a inoculação de Azospirillum conduzidos na década de 90 em diversos países<br />
tais como: Israel, França, Bélgica, Argentina, Uruguai, México e África do Sul. Por exemplo,<br />
na Bélgica a inoculação de A. brasilense estirpe Sp245 e de outra espécie, o A. irakense<br />
KBC1, houve o aumento da biomassa seca de plantas de trigo em 62% e 46%<br />
respectivamente (P=0,05). Outras revisões também apresentaram resultados do uso destes<br />
produtos para a agricultura (BURDMAN et al., 2000; KENNEDY et al., 2004; LUCY et al.<br />
2004). Mas sem dúvida, o maior esforço governamental para a utilização de inoculante para<br />
gramíneas foi feito no México, onde 450.000 hectares de milho e 150.000 ha de sorgo, trigo<br />
e cevada foram inoculados com uma mistura de estirpes de A. brasilense. Os resultados<br />
mostraram incrementos da ordem de 26% em média na produção avaliando-se 171 locais<br />
de plantio em 678 hectares. O maior efeito foi observado principalmente em locais onde o<br />
uso de fertilizante foi menor, em solos arenosos e usando cultivares domésticos.<br />
Respostas variáveis de aplicação<br />
Esta variabilidade pode estar relacionada a várias fases do processo bem como ao<br />
limitado conhecimento sobre o potencial de uso destes organismos. Neste processo, um dos<br />
complicadores é a transferência do N fixado para a planta, que ocorre muito lentamente e<br />
apenas uma pequena parte torna-se disponível para o vegetal (DOMMELEN et al., 1998).<br />
A inoculação de Azospirillum na presença de pequenas doses de fertilizantes<br />
nitrogenados tem mostrado uma maior eficiência para o sistema planta/bactéria quando<br />
comparado com o uso isolado da bactéria. Didonet et al. (1996), observaram que a produção<br />
de grãos de trigo inoculado com a estirpe JA04 de A. brasilense, e complementado com<br />
15 kg de N ha -1 , não diferiu estatisticamente do tratamento controle que recebeu a adubação<br />
equivalente a 45 kg N ha -1 , feita em cobertura. Dobbelaere et al. (2002) observaram ganhos<br />
com a inoculação de A. brasilense estirpe Sp245 e A. irakense estirpe KBC 1 em plantas de<br />
trigo (quatro experimentos) e milho sob condições de casa de vegetação. O efeito da<br />
inoculação foi mais pronunciado na menor concentração de células (10 5 -10 6 ufc planta -1 )<br />
estimulando o desenvolvimento radicular e a biomassa vegetal do trigo. Também foi<br />
87
Inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio...<br />
observado que a dose de N mais baixa (150 mg planta -1 ) e intermediária (250 mg planta -1 )<br />
foram responsáveis pelos maiores ganhos de massa de raiz, da planta e dos grãos além de<br />
uma maior eficiência da absorção de N pelas plantas de trigo. Já no caso do experimento de<br />
milho, o número de células não interferiu. Neste caso a estirpe KBC 1 obteve melhores<br />
resultados que a Sp245, inverso do trigo.<br />
Produtos utilizando Azospirillum<br />
Desde 1978 até o ano de 2010 muitos países fizeram a utilização agrícola de<br />
Azospirillum principalmente em cereais. Nos Estados Unidos um produto com o nome de<br />
Azo-Green TM foi produzido pela companhia Gênesis Turfs Forages e recomendado para<br />
aumentar o vigor da semente, estabelecimento do sistema radicular, resistência a geada e<br />
uma melhoria geral da saúde da planta. Na Itália, Alemanha e Bélgica foi desenvolvido um<br />
produto contendo uma mistura de A. brasilense (estirpe Cd) e A. lipoferum (estirpe Br17)<br />
comercializado na forma de mistura com vermiculita ou em forma líquida. O nome comercial<br />
do produto era Zea-Nit TM , produzido pela companhia Heligenetics. Segundo os fabricantes,<br />
este produto reduziria a aplicação do nitrogênio necessário à cultura em 30% a 40%. Na<br />
França foi lançado um produto denominado Azogreen TM , a base de Azospirillum, estirpe<br />
CRT1 produzido pela Lipha. O uso deste inoculante, em um experimento com milho na<br />
Estação de Agbasar, a nordeste de Togo, na África e promoveu o aumento de 100% na<br />
produção de grãos (FAGES; MULARD, 1988). A companhia Soygro, na África do Sul,<br />
produziu de 1998 a 2001, um inoculante de Azospirillum para 150.000 ha de milho, 12.000<br />
ha de trigo e experimentalmente para 500 ha de sorgo. Foi observado efeito de 10% a 30%<br />
sobre o controle não inoculado durante 5 anos (1998-1999). Aproximadamente 15% da área<br />
de 150.000 ha de leguminosas foram co-inoculados com Azospirillum brasilense neste país<br />
(DOBBELAERE et al., 2001). No México, foi desenvolvido pela Universidade de Puebla, um<br />
inoculante a base de Azospirillum, denominado “Fertilizante para Milho”, que foi usado com<br />
sucesso visto a sua aplicação em 5.000 ha no ano de 1993 (OKON; LABANDERA-<br />
GONZALEZ, 1994). Na Índia, várias indústrias produzem biofertilizantes contendo<br />
Azospirillum tais como: “Manufacturers of Biofertilizers”, “Pro Solutions”, “Nikita Agro<br />
Industries”, “Madras Fertilizers Ltda”.<br />
No Brasil o primeiro produto recomendado para aplicação no milho começou a ser<br />
vendido em 2010 (aprovado pelo MAPA em 2009) pela companhia Stoller ® sendo chamado<br />
de Masterfix L sendo também recomendado para arroz. No ano seguinte novas indústrias<br />
também iniciaram a comercialização como a Total Biotecnologia com produto denominado<br />
AzoTotal ® e a BioSoja com o produto Biomax ® . Com a demanda crescente novas indústrias<br />
também passaram a comercializar o A. brasilense como o produto chamado de Nitro1000 ® ,<br />
88
Reis & Alves<br />
a Novozymes BioAg Produtos Agrícolas lançou o AzoMax ® . Todas as indústrias de<br />
inoculantes no Brasil utilizam duas estirpes denominadas de AbV 5 e AbV 6, variantes de<br />
laboratório de uma das primeiras estirpes identificadas como A. brasilense, a Sp7. A<br />
Forquímica comercializa o produto chamado de Gramy Crop ® , que neste caso utiliza a<br />
estirpe Sp245. Todos são recomendados como promotores de crescimento sendo o efeito<br />
hormonal o preconizado para a sua aplicação. O mesmo produto vendido pela Stoller do<br />
Brasil hoje já é recomendado para o trigo. Com isto o Brasil começa a vender inoculantes<br />
para cereais.<br />
Inoculante de qualidade<br />
Todo inoculante comercializado hoje é composto de estirpes selecionadas e<br />
recomendadas e um veículo que mantenha a sua sobrevivência com a qualidade descrita no<br />
rótulo do produto. A longevidade preconizada para produtos deve ser a maior possível e o<br />
que se leva em consideração é o numero de células viáveis, contadas em meio de cultivo<br />
descrito na normativa do MAPA.<br />
Diversos estudos foram feitos no sentido de multiplicar células de forma a melhorar a<br />
sobrevivência da bactéria nos inoculantes (BURDMAN et al., 1998; FALLIK; OKON, 1996).<br />
Os estudos têm mostrado que o inoculante de Azospirillum pode apresentar uma queda no<br />
número de células abaixo de 10 6 células por g de turfa (ou mL se for líquido) após quatro<br />
meses de estocagem. O ideal seria que este número se mantivesse em torno de 10 9 células<br />
por grama de veículo (turfa ou líquido) por seis meses, sendo este tempo alcançado para o<br />
rizóbio nas mesmas condições de estocagem. Desta forma, estruturas de reserva podem<br />
ajudar a manter a viabilidade celular. Bactérias do gênero Azospirillum são capazes de<br />
acumular poli--hidroxibutirato (PHB), um material de reserva que permite às bactérias<br />
resistirem às condições de estresses ambientais (TAL; OKON, 1985). Esta substância pode<br />
acumular de forma diferenciada de acordo com o meio de cultivo utilizado e diversos estudos<br />
foram feitos para que a estirpe apresentasse um conteúdo elevado de PHB por ocasião do<br />
preparo do inoculante, visando maior longevidade celular (BURDMAN et al., 1998).<br />
A competitividade com outras estirpes nativas ou mesmo outros componentes da<br />
microbiota do solo, pode prevenir a colonização radicular por bactérias usadas como<br />
inoculante, sendo este outro fator de importância para o sucesso da inoculação. De uma<br />
forma geral busca-se selecionar estirpes competitivas em condições de solo natural e utilizálas<br />
em número elevado por ocasião da inoculação, permitindo que esta população<br />
introduzida seja favorecida em detrimento de outras indesejáveis e em menor número no<br />
solo.<br />
89
Inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio...<br />
O veículo deve ser: de fácil obtenção, de baixo custo, inerte, facilmente esterilizável<br />
(autoclave ou radiação), proporcionar boa adesão à semente, manter as características de<br />
infectividade e efetividade das estirpes inoculadas (SCHUH, 2005). O estado do veículo de<br />
inoculação (sólido e líquido) é outro aspecto que deve ser considerado nos experimentos de<br />
inoculação em gramíneas. O substrato sólido mais usado é a turfa estéril neutralizada,<br />
baseado no conhecimento já adquirido com o inoculante desenvolvido para rizóbio e também<br />
devido ao seu baixo custo. A mesma pode ser usada pura, na forma de pó ou granulada, e<br />
em mistura com argilas (vermiculita) ou com carvão. Outros veículos também podem ser<br />
utilizados como lignita, perlita, fosfato de rocha, poliacrilamida, entre outros. No caso dos<br />
inoculantes líquidos, tem-se feito uso de óleo mineral que foi testado na década de 80-90,<br />
mas que possui efeito deletério na germinação de sementes. Pode-se fazer uso de<br />
polímeros como, por exemplo, o alginato (extratos de algas marinhas) e a goma xantana<br />
(obtida pela multiplicação de Xanthomonas campestris), a goma arábica (exsudato de<br />
plantas como a Acacia senegal) a goma jataí (extraída de plantas como a Algaroba ou<br />
Prosopis), a goma Guar (extraída de Cyamopsis tetragonalobus), polivinilpirrolidona (PVP)<br />
que é sintético e obtido a partir do formaldeído e acetileno, a carboximetilcelulose sódico<br />
(CMC), entre outros (SCHUH, 2005). Estes veículos foram testados principalmente para o<br />
rizóbio e pouco se conhece sobre a manutenção celular de Azospirillum. Estes compostos<br />
promovem o encapsulamento das células e só a liberam após a degradação do polímero, e<br />
assim previnem as células de estresses ambientais (JUNG et al., 1982). Este processo tem<br />
como desvantagem a necessidade de mão de obra especializada e, consequentemente, o<br />
custo elevado.<br />
Azospirillum e a fixação biológica de nitrogênio<br />
A quantificação do N que está sendo fixado por um certo organismo foi alvo da<br />
pesquisa desde a descoberta destas bactérias. O primeiro método descrito foi o de redução<br />
do acetileno, que é um inibidor competitivo da nitrogenase, sendo este método descrito<br />
como uma medida indireta da atividade desta enzima (OKON, 1985). O uso do isótopo mais<br />
pesado no nitrogênio ( 15 N) é a metodologia capaz de medir a contribuição direta da<br />
nitrogenase, sendo aplicado tanto em amostras de cultura pura como em estudos de campo<br />
(BODDEY, 1987). Esta marcação pode ser feita através da utilização direta do adubo<br />
marcado ou da incorporação de material marcado que tenha sido cultivado previamente em<br />
um solo contendo 15 N e após o corte é moído e misturado ao solo. Esta metodologia é mais<br />
trabalhosa, mas permite uma maior homogeneidade de marcação.<br />
A utilização de 15 N se baseia na marcação do solo, que deve ser a mais estável<br />
possível durante o tempo de cultivo para liberar a mesma quantidade de N em seu perfil de<br />
90
Reis & Alves<br />
profundidade tanto em vasos como no solo e que a planta fixadora e controle sejam<br />
compatíveis, isto é, explorem as mesmas profundidades de solo ao longo de seu<br />
crescimento radicular (BODDEY et al., 1995). Com estas premissas pode-se estimar a<br />
quantidade de N derivado do ar acumulado pela planta fixadora de nitrogênio em relação ao<br />
controle.<br />
Outra técnica é baseada na abundância natural do 15 N no solo (SHEARER; KHOL,<br />
1986). Esta técnica baseia-se no fato de que o N do solo é, geralmente, levemente<br />
enriquecido com o isótopo 15 N em comparação ao N 2 do ar. O nitrogênio do ar apresenta<br />
cerca de 0,3663% de 15 N e o restante (99,6337%) de 14 N (JUNK; SVEC, 1958). Contudo,<br />
devido a discriminação isotópica que ocorre durante as transformações do nitrogênio no<br />
sistema solo-planta, ambos podem apresentar valores de 15 N um pouco maiores que os<br />
encontrados na atmosfera, permitindo quantificar esta diluição da marcação natural do solo<br />
na ordem de % o . Ambos os métodos isotópicos, seja o enriquecido ou o natural, possuem o<br />
mesmo princípio da diluição isotópica, ou seja, quanto menor o valor de 15 N encontrado no<br />
material analisado, mais N é proveniente da FBN. Neste caso da marcação natural do solo<br />
faz-se necessário a utilização de equipamentos mais sensíveis e também mais caros.<br />
Baseada nestas metodologias e em outras como o balanço das entradas e saídas de<br />
N dos sistemas em estudo foi demonstrada contribuições bastante variáveis da FBN para<br />
gramíneas forrageiras e cereais, cultivadas em climas temperados e tropicais. Mesmo com<br />
métodos isotópicos, que possuem grande sensibilidade de mensuração, muito pouco se<br />
conhece sobre a contribuição real da FBN em estudos de campo, principalmente com milho.<br />
Menos ainda no Brasil.<br />
Garcia de Salomone e Döbereiner (1996) compararam a resposta de sete genótipos<br />
de milho à inoculação com várias estirpes de Azospirillum obtidas de plantas de milho na<br />
Argentina. Houve diferenças entre os genótipos e alguns responderam de forma negativa à<br />
aplicação da bactéria inoculada. Dois genótipos mostraram respostas positivas no campo e<br />
foram novamente cultivados em solo marcado com 15 N e inoculados com as estirpes de<br />
Azospirillum que obtiveram as melhores respostas nos primeiros ensaios. Os maiores<br />
aumentos no acúmulo de N na planta foram associados a diluição significativa do<br />
enriquecimento de 15 N, sugerindo que estas respostas eram devidas a contribuição da FBN<br />
(GARCIA DE SALOMONE et al., 1996). Estes dados mostraram a importância da seleção de<br />
genótipos de plantas para favorecer o processo de fixar nitrogênio. Por outro lado, a análise<br />
das experiências de inoculação realizados nos últimos 22 anos, utilizando híbridos<br />
selecionados para a alta aplicação de N-fertilizante mostraram que o efeito da inoculação é<br />
muito baixo ou negativo (OKON; LABANDERA-GONZALEZ, 1994).<br />
91
Inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio...<br />
A quantificação da FBN de plantas de milho já foi comprovada pelo método do gás N 2<br />
marcado com 15 N em condições controladas (ALEXANDER; ZUBERER, 1989), pelo método<br />
da diluição isotópica de 15 N (RENNIE, 1980; GARCIA DE SALOMONE et al., 1996;) ou pelo<br />
método da abundância natural de 15 N com a inoculação de Herbaspirillum seropedicae, outro<br />
diazotrófo também descrito no Brasil (BALDANI et al., 1986). Com a exceção do último,<br />
todos os outros trabalhos não foram conduzidos no Brasil ou datam da época da descrição<br />
de Azospirillum.<br />
Um exemplo recente com a quantificação da FBN em milho foi descrito por Montanez<br />
et al. (2009) que avaliaram 19 genótipos comerciais de milho, vendidos no Uruguai, usando<br />
a técnica de diluição isotópica de 15 N durante os primeiros 90 dias de crescimento em casa<br />
de vegetação. Os mesmos autores também fizeram o isolamento das bactérias diazotróficas<br />
e caracterizações parciais destes isolados. A contribuição da FBN nos genótipos testados<br />
mostrou que de 12% a 24% do N foi derivado do ar usando um dos genótipos como controle<br />
e apenas um isolado foi caracterizado com pertencente ao gênero Azospirillum. Temos aqui<br />
dois resultados importantes: a resposta depende do genótipo e não existe uma única<br />
bactéria responsável por esta contribuição.<br />
Veja que, em ambos os casos, os trabalhos foram realizados no século passado e<br />
desde lá muito pouco se fez. Avaliar a real contribuição da FBN à campo tem sido um<br />
grande desafio, principalmente para plantas como o milho. As atuais doses de aplicação de<br />
nitrogênio no Brasil são vinculadas as produtividades que tem aumentado nas últimas<br />
décadas. Hoje temos plantios que produzem 12 toneladas de grãos, mas também recebem<br />
250 kg de N. Neste cenário Azospirillum deve ser considerada uma promotora de<br />
crescimento e dificilmente sua resposta será estatisticamente diferente da parcela não<br />
inoculada. Para o futuro próximo, o melhoramento vegetal deve enfocar a melhor utilização<br />
do N, selecionando plantas que respondam a doses menores e que sejam avaliadas desde<br />
a escolha de seus cruzamentos, com a utilização de linhagens que se associem mais<br />
eficientemente à bactérias diazotróficas. Este é um desafio que não se tem resposta da<br />
melhor estratégia para vencer.<br />
Perspectivas futuras<br />
A pesquisa que visa incluir a utilização de inoculantes contendo bactérias<br />
diazotróficas selecionadas para aplicação em cereais avançou em muitos aspectos ao longo<br />
destes 30 anos. Descobriu-se que a diversidade microbiana não está vinculada a um grupo<br />
que se pode dizer ser "o melhor ou mais efetivo" quanto a contribuição do processo natural<br />
de reduzir o N 2 gás em moléculas assimiláveis pelas plantas. Sabemos que o genótipo da<br />
planta tem grande influência sobre a associação e mais ainda o sistema de produção<br />
92
Reis & Alves<br />
utilizado. Sendo um processo de elevado custo energético, onde pelo menos 16 ATP são<br />
utilizados para uma única molécula ser reduzida, qualquer nitrogênio disponível ao redor da<br />
célula será preferencialmente utilizado em detrimento da síntese da nitrogenase ou mesmo<br />
a manutenção de seu funcionamento. A pesquisa avança na descrição de indivíduos, muitas<br />
novas espécies de bactérias diazotróficas foram e serão descobertas, mas estamos<br />
devendo explicações ao nosso produtor rural.<br />
Em 2010 foi feita a primeira venda de inoculante contendo Azospirillum brasilense no<br />
Brasil. As estirpes que foram recomendadas são variantes das originais que participaram do<br />
trabalho de Tarrand et al. (1978), chamadas de AbV 5 e AbV 6 e selecionadas no trabalho<br />
de Hungria et al. (2010) para milho. Temos uma estirpe famosa por sua utilização em<br />
ensaios de inoculação e a mais estudada mundialmente especialmente pela produção de<br />
reguladores de crescimento. A estirpe Sp245, isolada de trigo no Brasil por Baldani et al.<br />
(1986) também faz parte da lista de recomendações do MAPA e é utilizada mundialmente<br />
como modelo de inoculação de cereais e pela sua importância acadêmica e seu genoma já<br />
foi totalmente sequenciado por diferentes grupos (CASSÁN et al., 2014, WISNIEWSKI-DYÉ<br />
et al., 2011). Mesmo com toda esta informação acumulada não podemos recomendar esta<br />
ou outra estirpe baseado em dados colhidos de solos brasileiros e afirmar que esta estirpe<br />
contribui com uma parte significativa do N fixado a custo do ATP da planta, oriundo da<br />
fotossíntese.<br />
O que realmente falta é uma organização nacional das equipes de campo e<br />
laboratório em uma rede que vise elucidar este assunto. Talvez o maior empecilho seja a<br />
falta de uma ou mais metodologias que sejam capazes de fazer esta avaliação em solos<br />
onde já se aplica N-fertilizante. Não temos este método, pois o fertilizante impede a<br />
utilização da melhor técnica que é a marcação natural do N do solo. Nossos plantios atuais<br />
são em rotação com soja, que também propicia a manutenção de elevadas quantidades de<br />
N fixado biologicamente nas suas raízes para o próximo cultivo, impedindo medidas<br />
confiáveis da contribuição à campo.<br />
Mesmo que este cenário de elucidação não seja o melhor, o Brasil ainda não faz uso<br />
efetivo destes organismos benéficos em larga escala. Nos três anos de venda do inoculante<br />
de milho, atingimos um patamar de 2 milhões de doses frente a utilização de 20 milhões do<br />
inoculante de soja. As poucas indústrias que vendem inoculante no Brasil não consideram<br />
este como o principal produto devido ao baixo preço das doses (soja ainda custa os<br />
mesmos R$ 5,00 de 10 anos atrás). Não tendo valor não se investe em formulações mais<br />
caras, onde se transporta menos veículo como em formulações liofilizadas.<br />
Outro fator imperativo é que o agrônomo formado no Brasil não tem disciplina de<br />
microbiologia do solo. Ele aprende superficialmente sobre o rizóbio e muito sobre doses de<br />
93
Inoculantes contendo bactérias fixadoras de nitrogênio...<br />
fertilizantes. O profissional que recomenda fertilizante não conhece o Azospirillum, que dirá<br />
a forma de aumentar a sua eficiência. Não temos tradição neste tipo de aplicação de<br />
insumos biológicos na agricultura. Talvez seja este o começo da contribuição da pesquisa, e<br />
com a disseminação deste conhecimento possamos aprender com a aplicação deste<br />
primeiro produto para uso em cereais.<br />
Agradecimentos<br />
Autor agradece o financiamento da pesquisa projeto Embrapa no. 02.05.1.06.00.01 e<br />
02.09.01.11.00.06, ao INCT/CNPq Proc. no. 573828/2008-3. Ao CNPq pela bolsa de<br />
produtividade do primeiro autor e a Capes pela bolsa de pós-doutor do segundo autor.<br />
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214, 2000.<br />
97
Capítulo 6<br />
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná:<br />
eficiência agronômica de bactérias promotoras de<br />
crescimento de plantas dos gêneros Azospirillum e<br />
Herbaspirillum em gramíneas<br />
Vandeir F. Guimarães 1<br />
Leandro Rampim 2<br />
Jeferson Klein 3<br />
Andréia C. P. Rodrigues-Costa 4<br />
Débora K. Klein 2<br />
Artur S. P. Junior 5<br />
Adriano M. Inagaki 5<br />
Janaina Dartora 5<br />
Luan F. O. S. Rodrigues 5<br />
Deniele Marini 5<br />
André G. Battistus 5<br />
Lucas G. Bulegon 5<br />
Luiz C. Offemann 5<br />
Juliane M. Lemos 5<br />
Elisiane I. D. Chaves 5<br />
Walkyria Neiverth 5<br />
Aline K. P. Souza 5<br />
1 Professor Associado da Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Unioeste, Campus Marechal Cândido<br />
Rondon, Rua Pernambuco, 1.777, Caixa Postal 1.008, Centro, 85.960-000, Marechal Cândido Rondon, PR;<br />
vandeirfg@yahoo.com.br<br />
2 Pesquisador Científico CAPES/PNPD, Programa de Pós-graduação em Agronomia, Universidade Estadual do<br />
Oeste do Paraná – Unioeste; rampimleandro@yahoo.com.br; deborakestring@yahoo.com.br;<br />
3 Professor Auxiliar da Escola Politécnico, Pontifícia Universidade Católica do Paraná – PUCPR, Campus Toledo;<br />
jefersonklein@yahoo.com.br<br />
4 Professora Adjunta da Universidade Estadual de Maringá, UEM, Campus Umuarama; andreiacpr@hotmail.com<br />
5 Programa de Pós-graduação em Agronomia - PPGA, Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Unioeste;
Guimarães et al.<br />
Introdução<br />
Os sistemas de produção agrícola no Brasil são como a maioria dos sistemas<br />
econômicos, baseado no capitalismo, são caracterizados pela produtividade. Os sistemas<br />
agrícolas, anteriormente de baixa produtividade, foram substituídos por sistemas de alta<br />
produtividade e dependentes de insumos químicos, notadamente agroquímicos e<br />
fertilizantes, desencadeados com a atuação da Revolução Verde.<br />
A modernização da agricultura impulsionou o desenvolvimento de nações<br />
eminentemente agrícolas como o Brasil, pela capitalização e modernização da zona rural,<br />
aumentando assim a receita proveniente das exportações. Entretanto, a preocupação<br />
meramente econômica dos novos modelos de produção desconsiderou os efeitos e as<br />
consequências das novas práticas agrícolas nos biomas originais. Com a expansão e<br />
desenvolvimento agrícola, também surgiu à contaminação e degradação de solos e recursos<br />
hídricos, redução da biodiversidade e desequilíbrios ecológicos, tornando insustentável a<br />
produção agrícola a longo prazo.<br />
Neste sentido, há possibilidade em utilizar práticas de produção agrícola sustentável,<br />
baseando-se na utilização racional dos recursos naturais visando o atendimento das<br />
necessidades das gerações presentes e futuras (setor agropecuário e florestal), diminuindo<br />
a dependência por insumos químicos e aumentando a importância dos processos<br />
biológicos, como a fixação biológica de nitrogênio (FBN) e a utilização de rizobactérias<br />
promotoras de crescimento plantas (RPCPs), que vem ganhando destaque na comunidade<br />
científica.<br />
Microrganismos endofíticos<br />
Microrganismos endofíticos são definidos como organismos que podem viver em<br />
associação simbiótica com plantas, conferindo benefícios recíprocos entre plantas e<br />
microrganismos (BALDANI; BALDANI, 2005), sobretudo Azospirillum spp. é endofitico<br />
facultativo. Atualmente, observa-se importância de algumas culturas agrícolas para o Brasil,<br />
como milho, trigo, soja, citros, café, mandioca e Brachiaria. Porém ainda poucos estudos<br />
avaliam o possível impacto que os microrganismos endofíticos utilizados promovem para<br />
elevar à produtividade ou substituir parte ou total a adubação nitrogenada, especialmente,<br />
na fixação de N atmosférico (REIS JUNIOR, 2007). As espécies que apresentam maior<br />
contribuição em relação ao processo de associação e benefícios com estes microrganismos<br />
são algumas “leguminosas”, como é o caso da soja (DÖBEREINER, 1990). Pois, nem todos<br />
os gêneros deste grande grupo de plantas respondem positivamente ao processo de fixação<br />
99
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
de N, como é o caso do feijão desde a década de sessenta (DÖBEREINER; RUSCHEL,<br />
1961) e ervilha mais recentemente (AZEVEDO et al., 2002).<br />
De acordo com Döbereiner (1992), a associação de Azospirillum com rizosfera de<br />
gramíneas tem sido uma forma alternativa com relação à simbiose entre Bradyrhizobium e<br />
Rhizobium em leguminosas. A identificação de várias espécies de Azospirillum, formando<br />
associação com plantas não-leguminosas, expandiu as possibilidades de fixação biológica<br />
de nitrogênio e promoção de crescimento para diversas espécies de cereais e gramíneas de<br />
interesse econômico (DARTORA, 2012; MARINI, 2012; KLEIN et al., 2012; RAMPIM et al.,<br />
2012; BULEGON, 2013; PINTO JUNIOR, 2013; DARTORA et al., 2013a; RODRIGUES,<br />
2013; INAGAKI, 2014; RODRIGUES et al., 2014).<br />
No entanto, o incremento por ação hormonal que vem ganhando mais impulsos por<br />
parte dos pesquisadores desde a década de noventa (ARSHAD; FRANKENBERGER,<br />
1998).<br />
A fixação de nitrogênio já foi verificada em diversas espécies isoladas de raízes e<br />
caules de gramíneas, da superfície de raízes (rizoplano) e da rizosfera (BDT, 2006), sendo<br />
evidenciado que a fixação biológica de nitrogênio é um processo passível de exploração<br />
tecnológica em gramíneas em larga escala.<br />
Bactérias fixadoras de nitrogênio e promotoras de crescimento<br />
No ano de 1886, um importante trabalho científico possibilitou novas expectativas<br />
para a agricultura mundial, pois ficou confirmada empiricamente a FBN (EADY; LEIGH,<br />
1994). Organismos denominados diazótrofos, apresentavam a capacidade de converter o<br />
nitrogênio gasoso (N 2 ) (DÖBEREINER, 1977), por meio da quebra da tripla ligação entre os<br />
dois átomos de nitrogênio, formando outras espécies químicas nitrogenadas, principalmente<br />
o NH 3 (amônia) solúvel em água (EADY; LEIGH, 1994). Sendo a amônia a molécula<br />
absorvida através dos pelos radiculares; mais tarde, descobriu-se que a FBN só é possível<br />
graças à existência de um complexo enzimático, denominada nitrogenase, que existe<br />
somente em alguns organismos procariontes (NUNES et al., 2003) e catalisa a reação<br />
(PASSAGLIA et al., 1998).<br />
A FBN é o processo primário através do qual o nitrogênio, quimicamente indisponível<br />
para a maioria dos organismos, se torna fisiológica e metabolicamente disponível,<br />
inicialmente sob a forma de amônia.<br />
No caso das bactérias associativas, Baldani e Baldani (2005), classificam estes em<br />
dois grupos: 1) endofíticos facultativos – podem colonizar tanto a rizosfera como o interior<br />
das raízes; 2) endofíticos obrigatórios – podem colonizar apenas o interior das raízes. Entre<br />
os endofíticos facultativos encontram-se bactérias do gênero Azospirillum spp. e entre os<br />
100
Guimarães et al.<br />
endofíticos obrigatórios, estão incluídas as espécies Herbaspirillum seropedicae,<br />
Gluconacetobacter diazotrophicus e Azoarcus spp. Ao contrário das bactérias simbióticas,<br />
as associativas excretam somente parte do N fixado diretamente para a planta associada;<br />
sendo posteriormente, cedidos aportes adicionais de N às plantas pela mineralização das<br />
bactérias (HUNGRIA, 2011).<br />
Bactérias diazotróficas que se associam a monocotiledôneas podem possuir<br />
capacidade de colonizar superfície das raízes, rizosfera, filosfera e tecidos internos das<br />
plantas, sem causar danos (KLOEPPER, et al., 1989; MONTAÑEZ et al., 2009). De acordo<br />
com Perin et al. (2003), o estabelecimento endofítico da bactéria, pode influenciar<br />
eficientemente o crescimento das plantas quando comparado ao ambiente rizosférico, visto<br />
que no interior do vegetal a interface de troca de metabólitos é mais direta, também por ter<br />
competição microbiana em ambiente externo, além de flutuações ambientais que<br />
influenciam a colonização bacteriana. Outro benefício obtido pelas plantas junto a<br />
associação com os diazotróficos é a produção de reguladores de crescimento vegetal, tais<br />
como: auxinas, giberelinas e citocininas (STRZELCZYK; POKOJSKA-BURDZIEJ, 1984).<br />
Estas substâncias estimulam o crescimento vegetal, principalmente de raízes, que se dá<br />
muitas vezes pela modificação de algumas características morfológicas, tais como,<br />
comprimento, ramificação e incidência de pêlos radiculares, resultando em maior área de<br />
solo explorada pelo sistema radicular (DOBBELAERE et al., 1999; MIYAUCHI, et al., 2008).<br />
Esta exploração resulta em vários outros efeitos como incrementos na absorção da água e<br />
minerais, maior tolerância a estresses hídricos e salinos, culminando em plantas mais<br />
vigorosas e produtivas (BASHAN; HOLGUIN, 1997; DOBBELAERE et al., 2001; BASHAN et<br />
al., 2004).<br />
A utilização de bactérias diazotróficas tem sido alternativa de nutrição nitrogenada<br />
em diversas espécies da família Poaceae (milho, trigo, arroz), podendo obter grandes<br />
contribuições para essas culturas, suprindo até a metade do uso de fertilizantes<br />
nitrogenados (DÖBEREINER, 1997).<br />
A FBN pode ser uma alternativa para redução dos custos com fertilizantes<br />
nitrogenados. A prática da inoculação de sementes de gramíneas com a bactéria A.<br />
brasilense vem sendo difundida por se tratar de um microrganismo que se localiza na região<br />
rizosférica e que geralmente encontra-se associado predominantemente ao trigo, segundo<br />
Döbereiner e Pedrosa (1987). Reis et al. (2006) afirma que cerca de 20% do total de N<br />
requerido pela cultura do trigo, pode ser assimilado por via da FBN.<br />
O nitrogênio é absorvido em maior quantidade pelas plantas na forma de nitrato<br />
(NO - 3 ) que, após absorvido, pode ser assimilado nas raízes pelos plastídeos ou nas folhas<br />
por cloroplastos (FERNANDES, 2006). Existe uma forte correlação entre a taxa de<br />
101
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
-<br />
assimilação de NO 3 na parte aérea das plantas com a fotorrespiração. Em estudos<br />
realizados com trigo, observou-se que altas concentrações de CO 2 ou baixas de O 2 inibem a<br />
assimilação de NO - 3 (EPSTEIN; BLOOM, 2006).<br />
Novakowiski et al. (2011) avaliando o efeito residual da adubação nitrogenada<br />
aplicada na pastagem, a inoculação do A. brasilense em sementes de milho proporcionou<br />
produtividade superior ao tratamento sem inoculação mesmo sob o aumento das doses de<br />
N aplicada na pastagem. No desenvolvimento inicial do milho, o endofítico H. seropedicae<br />
proporcionou maior acúmulo dos macronutrientes (NPK) no tecido foliar, com destaque ao<br />
maior acúmulo em até 30% de fósforo (BALDOTTO et al., 2012). A associação das<br />
rizobactérias promotoras de crescimento plantas (RPCPs), A. brasilense e H. seropedicae,<br />
proporcionaram aumento de 7% na produtividade de milho (DARTORA et al., 2013a).<br />
Os microrganismos denominados RPCPs, podem estimular o crescimento das<br />
plantas por diversas maneiras, sendo as mais relevantes: capacidade de fixação biológica<br />
de nitrogênio (DÖBEREINER, 1966); influência na atividade do nitrato redutase em folhas de<br />
diferentes linhagens de milho (BALDANI, et al., 1979); produção de hormônios como<br />
auxinas, giberelinas (STRZELCZYK; POKOJSKA-BURDZIEJ, 1984) e etileno<br />
(STRZELCZYK et al., 1994) e até mesmo solubilização de fosfato (MOREIRA et al., 2010).<br />
Bactérias do gênero Azospirillum e Herbaspirillum<br />
De todos os gêneros de bactérias diazotróficas, sem dúvida as bactérias do gênero<br />
Azospirillum tem merecido atenção especial em gramíneas. Estes microorganismos são<br />
heterotróficos, aeróbicos, Gram-negativos, em forma de bastonete e usualmente<br />
uniflagelados, podendo ter apenas um flagelo polar ou também flagelos laterais (ROPER;<br />
LADHA, 1995; ABDALLA et al., 2008). Baldani et al. (2009) descreveu espécies deste<br />
gênero: A. lipoferum, A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferans, A. irakense, A.<br />
largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. zeae e A. canadense.<br />
O Azospirillum apresenta ampla distribuição nos solos de clima tropical e subtropical,<br />
em associação com monocotiledôneas de grande importância econômica, como o trigo,<br />
milho, arroz, diversas forrageiras e também com outras espécies vegetais (BALDANI, 1996).<br />
Inicialmente estas bactérias foram classificadas como de vida livre, entretanto existem<br />
relatos de que estes microorganismos podem crescer extensivamente na rizosfera de muitas<br />
monocotiledôneas (KENNEDY; TCHAN, 1992), podendo também ser encontrados na<br />
superfície ou crescendo endofíticamente nos espaços intercelulares. De acordo com Baldani<br />
et al. (1997), este gênero de bactéria pode ser classificado como endofítico facultativo.<br />
Os metabolismos de C e N apresentados pelas espécies de Azospirillum são<br />
bastante versáteis, o que as tornam bem adaptadas para estabelecer ambiente competitivo<br />
102
Guimarães et al.<br />
na rizosfera. As fontes preferenciais de C são ácidos orgânicos como o malato, piruvato e<br />
succinato e, também frutose e glicose. No caso do N, amônia, nitrato, nitrito e aminoácidos<br />
constituem as fontes deste elemento utilizadas por estas bactérias, além do N atmosférico<br />
(DÖBEREINER, 1992). Especificamente para a espécie A. brasilense, pode-se salientar a<br />
incapacidade de utilização da glicose como fonte de C, devido à ausência de um<br />
transportador específico na membrana plasmática e de enzimas glicolíticas (GOEBEL;<br />
KRIEG, 1984).<br />
Em condições desfavoráveis, tais como seca e limitação de nutrientes, têm sido<br />
demonstrados que a bactéria apresenta vários mecanismos fisiológicos de proteção<br />
(formação de cistos e produção melanina e poli-hidroxibutirato), auxiliando sua<br />
sobrevivência (SADASIVAN; NEYRA, 1987).<br />
Quando se trata de FBN em espécies gramíneas o efeito que o genótipo da planta<br />
pode exercer sobre a eficiência da fixação de N 2 é expressivo. Assim medidas como<br />
identificação, seleção e uso de genótipos de milho mais tolerantes à deficiência de N e<br />
eficientes na aquisição deste elemento constituem estratégias importantes (REIS JÚNIOR et<br />
al., 2000). Nesse sentido, deve ser considerada a busca por genótipos que formem<br />
associações mais eficientes com bactérias diazotróficas.<br />
Segundo Sala et al. (2005), uma das variáveis que contribui para a complexidade das<br />
respostas à inoculação é a interação do genótipo da planta e estirpe inoculada. Diferenças<br />
de contribuição da FBN, de acordo com o genótipo de planta, são relatadas em diversos<br />
trabalhos com monocotiledôneas. Oliveira (1994), aplicando o método de diluição isotópica<br />
de 15 N em 40 cultivares de arroz inundado, encontrou diferenças consideráveis entre as<br />
variedades no que se refere à contribuição de N; este fato também foi observado para<br />
ecótipos de Pannicum maximum e trigo (MIRANDA et al., 1990; ZAVALIN et al., 1997).<br />
Em levantamento realizado pela Embrapa em áreas de produção de cana-de-açúcar<br />
para verificar a contribuição da FBN, observou-se variação de 0 a 60%, com média de 32%<br />
de contribuição, este resultado indica que fatores como genótipo da variedade cultivada e<br />
adubação nitrogenada, podem afetar de forma expressiva o processo de FBN nesta cultura<br />
(POLIDORO et al., 2001). Mais especificamente para a inoculação de Azospirillum,<br />
Salomone e Döbereiner (1996) trabalhando com diferentes genótipos de milho em<br />
condições de campo obtiveram respostas diferenciadas quanto à inoculação, onde certos<br />
genótipos mostraram aumentos de até 100% na produção, demonstrando ocorrência de<br />
interações entre genótipos de milho e bactérias diazotróficas.<br />
O gênero Herbaspirillum foi estabelecido por Baldani et al. (1986), sendo H.<br />
seropedicae a primeira espécie descrita. Inicialmente H. seropedicae foi considerada uma<br />
103
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
nova espécie de Azospirillum por ter apresentado características de crescimento em meio<br />
de cultura semi-sólido (sem N) similares a esse gênero.<br />
Espécies de Herbaspirillum são microaerofílicos, toleram drásticas mudanças no pH<br />
(5,3-8,0) e uma concentração de oxigênio maior que as espécies de Azospirillum (BALDANI<br />
et al., 1986). São também capazes de produzir elevados níveis de auxinas e giberelinas<br />
(GRAY; SMITH, 2005), embora em menor quantidade em relação à linhagens de<br />
Azospirillum (RADWAN et al., 2004).<br />
H. seropedicae é um diazotrofo endofítico obrigatório que tem sido isolado do interior<br />
de diversos grupos de plantas, desde gramíneas como milho, sorgo, arroz, cana-de-açúcar<br />
e forrageiras diversas (BALDANI et al., 1986). Da mesma forma, algumas fruteiras como<br />
bananeira e abacaxizeiro (CRUZ et al., 2001) até algumas palmeiras como o dendezeiro e a<br />
pupunheira (FERREIRA et al., 1995). Trata-se da espécie que possui maior distribuição e<br />
ocorrência dentre as espécies diazotróficas endofíticas estudadas, apresentando baixa<br />
sobrevivência quando inoculada em solo natural ou esterilizado e desaparecendo em menos<br />
de trinta dias após sua inoculação com grande número de células (BALDANI et al., 1996).<br />
Herbaspirillum spp. são capazes de colonizar nichos específicos no interior dos<br />
tecidos vegetais, o que os torna mais eficientes na transferência dos compostos<br />
nitrogenados produzidos para a planta além de não sofrerem limitações de substâncias ricas<br />
em carbono (OLIVARES et al., 1997). Por este motivo, encontram-se livres da competição<br />
com outros microrganismos edáficos (MOREIRA et al., 2010).<br />
Baldani (1996) utilizando H. seropedicae em experimentos genotobióticos e em<br />
vasos demonstrou que 23 estirpes possuem capacidade de promover aumento na parte<br />
aérea das plântulas de arroz, após trinta dias do plantio, em comparação com a testemunha<br />
sem inoculação. Dentre estas, sete foram mais promissoras proporcionando um aumento na<br />
FBN em cerca de 50% em relação ao tratamento controle.<br />
A resposta positiva das plantas à inoculação pode ser atribuída a diversos fatores,<br />
como a produção de substâncias promotoras do crescimento, resultando no aumento na<br />
superfície de absorção das raízes (SALOMONE; DÖBEREINER, 1996), proteção contra<br />
fitopatógenos, aumento da resistência das plantas ao estresse (HUERGO et al., 2008) e<br />
aumento da taxa de acúmulo de matéria seca, principalmente na presença de elevadas<br />
dosagens de N, o que parece estar relacionado com o aumento da atividade de enzimas<br />
fotossintéticas e de assimilação de N (DIDONET et al., 1996).<br />
Por outro lado, Campos et al. (2000) não observaram resposta significativa da<br />
produtividade de grãos de milho em relação à inoculação com Azospirillum spp. Alves<br />
(2007), detectou comportamento diferenciado entre genótipos de milho submetidos à<br />
inoculação da estirpe ZAE 94 de H. seropedicae e doses de N<br />
104
Guimarães et al.<br />
Atuação das bactérias diazotróficas<br />
O levantamento da ocorrência de bactérias diazotróficas associadas a genótipos da<br />
cultura da cana-de-açúcar mostrou presença das bactérias Azospirillum lipoferum, A.<br />
brasilense, A. amazonense, Herbaspirillum spp. e Acetobacter diazotrophicus tanto em<br />
raízes (com maior frequência), colmos e folhas, com exceção de A. amazonense que não foi<br />
isolado das folhas; sendo mais acentuada as bactérias do gênero Azospirillum em raízes,<br />
mostrando o envolvimento dos genótipos de cana e das bactérias na fixação de nitrogênio<br />
(REIS JUNIOR et al, 2000).<br />
Trabalhos de pesquisas realizadas nas décadas de 60 a 80 evidenciaram a<br />
contribuição considerável da FBN para a nutrição nitrogenada de algumas gramíneas<br />
forrageiras. Pelo uso da técnica de diluição isotópica de N 15 , Boddey et al. (1983)<br />
demonstraram que a gramínea Paspalum notatum cv. batatais obteve 10% de seu N<br />
(20 kg ha -1 ano -1 ) via FBN. Boddey e Victoria (1986), usando essa mesma técnica,<br />
observaram que Brachiaria humidicola e B. decumbens obtiveram 30% a 40 % de N via<br />
FBN. Estes percentuais correspondem a 30 e 45 kg ha -1 ano -1 de N, respectivamente.<br />
Em estudos realizados por Oliveira et al. (2004), foi avaliado o efeito da umidade do<br />
solo na sobrevivência de espécies de bactérias diazotróficas (A. amazonense,<br />
Gluconacetobacter diazotrophicus e A. brasilense), onde o teor de umidade apresentou<br />
pouca influência na sobrevivência de A. brasilense, considerada uma espécie cosmopolita,<br />
enquanto A. amazonense e G. diazotrophicus, consideradas endofíticas, aumentaram o<br />
período de culturabilidade na presença de umidade no solo, ou seja, o teor de umidade do<br />
solo possui maior influência nas espécies endofíticas obrigatórias em comparação às<br />
endofíticas facultativas.<br />
Também há comprovação da associação de bactérias do gênero Azospirillum com<br />
raízes de trigo, onde promovem crescimento das plantas, nos quais a bactéria induz<br />
alongamento e ramificação radicular em raízes de plântulas de trigo. As respostas à<br />
inoculação com a bactéria podem estar associadas com a capacidade de algumas estirpes<br />
de produzir ácido idolil-3-acético (AIA) e nitrito. A produção de AIA em Azospirillum ocorre<br />
em pelo menos três vias biossintéticas: duas dependentes de triptofano, e uma outra<br />
independente de triptofano (LAMBRECHT et al., 2000).<br />
O AIA em plantas pode promover efeito de resposta rápida como o elongamento<br />
celular e também de resposta lentas como a divisão e a diferenciação celular (TAIZ;<br />
ZEIGER, 2013). O nitrito atua no crescimento de longa duração através do relaxamento e na<br />
incorporação de material da parede celular (DIDONET et al, 1993). Kuss et al. (2007),<br />
estudando a produção de AIA e de N in vitro, relatam que o A. brasilense teve resultados de<br />
105
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
5,04 e 41,09 µg mL -1 , respectivamente. Costa et al. (2013), encontrou valor de 6,14 e<br />
14,24 µg mL -1 , em meio DYGS, com e sem adição de triptofano, respectivamente. Radwan<br />
et al. (2004) em seu trabalho cita que a produção de AIA é aumentada quando se adiciona<br />
fontes de amônio (NH 4 ), mas é reduzida quando se adiciona nitrato (NO 3 ).<br />
Também há trabalhos que comprovam a associação entre Azospirillum e Brachiaria,<br />
grande nicho ecológico com a possibilidade de inoculação de pastagens. O A. amazonense<br />
associado a pastagens de Brachiaria implantadas no ecossistema Cerrados no Estado de<br />
Goiás foi influenciado pelo período do ano, havendo maior homogeneidade durante o verão,<br />
e tais isolados também foram capazes de produzir AIA. Sendo assim, um manejo adequado,<br />
associado à escolha de plantas (genótipos), que, além de serem adaptadas a condições<br />
edafoclimáticas vigentes, sejam também eficientes na captação do N 2 atmosférico, sendo<br />
importante para se alcançar sustentabilidade nos sistemas de pastagem (REIS JUNIOR et<br />
al, 2004).<br />
O aumento da aeração, mediante a agitação do meio de cultivo, propicia maior<br />
produção de compostos indólicos, por bactérias diazotróficas, pertencentes aos gêneros<br />
Azospirillum e Herbaspirillum. Entretanto foi possível observar que estirpes de Azospirillum<br />
produzem mais compostos indólicos do que estirpes de Herbaspirillum (RADWAN et al,<br />
2005).<br />
Respostas fisiológicas às bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
Em Marechal Cândido Rondon/PR, na Universidade Estadual do Oeste do Paraná,<br />
Unioeste, inúmeros projetos de laboratório e à campo, tanto de caráter de iniciação<br />
científica, mestrado, doutorado e pós doutorado estão sendo realizados desde 2010 pelo<br />
Grupo de Estudos de Fixação Biológica de Nitrogênio (GE-FBN). Este grupo de<br />
pesquisadores estão ligados diretamente ao Instituto de Ciência e Tecnologia (INCT). E,<br />
engloba atualmente com 11 Instituições de ensino público ou privada.<br />
Na Unioeste de Marechal Cândido Rondon/PR, bactérias do gênero Azospirillum e<br />
Herbaspirillum são inoculadas em sementes de milho, trigo e até mesmo em soja sendo<br />
testados: diferentes doses de microrganismos; épocas de aplicação; níveis de acidez no<br />
solo; diferentes estirpes; diferentes genótipos de plantas; reinoculações; interações entre<br />
diferentes microrganismos e épocas de avaliação e respostas da interação destes<br />
microrganismos quanto a diferentes doses de nitrogênio e diferentes reguladores de<br />
crescimento. Diversos parâmetros quantitativos são avaliados: germinação, emergência,<br />
biométria, pigmentos fotossintetizantes, enzimas antioxidantes, recuperação de bactérias e<br />
trocas gasosas de folhas de plantas.<br />
106
Guimarães et al.<br />
Diâmetro de colmo e altura de plantas<br />
Em trabalho de campo realizado por Marini (2012), foi verificado influência de doses<br />
de N no diâmetro de colmo de milho apenas em presença da inoculação de A. brasilense,<br />
com ajuste de modelo linear crescente (Figura 6.1) proporcionando incremento de 0,07 mm<br />
no diâmetro de colmo para cada kg de N adicionado ao solo, na média dos híbridos 30F53 e<br />
CD386. Contudo, não houve alteração no diâmetro de colmo com as doses de N na<br />
ausência de inoculação. Verona et al. (2010) em estudo sobre os efeitos da aplicação de<br />
reguladores vegetais via semente associados à inoculação de Azospirillum spp. na cultura<br />
do milho, também constataram que a inoculação proporcionou maior diâmetro de colmo na<br />
fase vegetativa da planta em relação à testemunha.<br />
Figura 6.1 Diâmetro de colmo de plantas de milho no estádio<br />
vegetativo em função da aplicação isolada de diferentes doses<br />
de N ou associada à inoculação ou não de A. brasilense.<br />
Unioeste, Marechal Cândido Rondon-PR, 2010/2011<br />
(Obs. **: significativo a 1% pelo teste t). (MARINI, 2012).<br />
Segundo Dartora (2012), a inoculação com as estirpes de A. brasilense e H.<br />
seropedicae de forma isolada e combinada proporcionou efeito significativo sobre o diâmetro<br />
basal do colmo nas fases vegetativa e reprodutiva (Tabela 6.1). A combinação das estirpes<br />
AbV5 e SmR1 inoculada via sementes no ato da semeadura proporcionou os maiores<br />
valores para o diâmetro basal do colmo em relação ao tratamento controle em ambas as<br />
fases de avaliação, embora sem diferir das estirpes inoculadas de forma isolada na fase<br />
vegetativa e da estirpe AbV5 na fase reprodutiva. O incremento proporcionado pela<br />
inoculação combinada das estirpes no diâmetro basal do colmo em relação à testemunha foi<br />
107
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
de 15% na fase vegetativa e está associado ao efeito de promoção do crescimento<br />
proporcionado pelas bactérias diazotróficas.<br />
Tabela 6.1 Diâmetro basal do colmo e altura da planta nas fases vegetativa e reprodutiva,<br />
de plantas de milho, híbrido 30R50, em função da inoculação das sementes, de forma<br />
isolada e combinada, das estirpes de A. brasilense (AbV5) e H. seropedicae (SmR1).<br />
Unioeste, Marechal Cândido Rondon – PR, 2010/2011 (DARTORA et al., 2013a)<br />
Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey, p
Guimarães et al.<br />
(Tabela 6.2). Quanto à área foliar observou-se que a inoculação com A. brasilense<br />
proporcionou média de 101,59 dm 2 , enquanto o tratamento controle apresentou média de<br />
91,26 dm 2 , ou seja, a inoculação proporcionou incremento de 11% na área foliar. Para a<br />
massa de matéria seca total de parte aérea houve incremento de aproximadamente 12% ao<br />
realizar a inoculação com A. brasilense. Reis Júnior et al. (2008) observaram incremento na<br />
massa seca de raízes de milho inoculadas com Azospirillum spp. e consideraram que o<br />
maior rendimento em massa seca por plantas inoculadas estava relacionado à produção de<br />
substâncias promotoras de crescimento pelas bactérias. Bashan e Holguin (1997) relataram<br />
que fitormônios, principalmente o ácido indol-acético (AIA), excretados por Azospirillum<br />
desempenham papel essencial na promoção do crescimento de plantas.<br />
Tabela 6.2 Altura de plantas (ALT), altura de inserção de espiga (AE), diâmetro de colmo de<br />
plantas (DC), área foliar (AF), massas secas de colmo + bainha (MSCB), massa seca de<br />
folha (MSF), massa seca de espiga (MSE) e massa seca total de parte aérea (MST) no<br />
estádio reprodutivo da cultura do milho em função do híbrido de milho e da inoculação ou<br />
não com A. brasilense. Unioeste, Marechal Cândido Rondon – PR, 2010/2011 (MARINI,<br />
2012)<br />
Médias seguidas da mesma letra na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste F a p ≤ 0,05.<br />
O diâmetro do colmo apresentou diferenças para os níveis de pH e também para os<br />
tratamentos de diferentes bactérias; com o pH de 5,5 obteve 24,71 cm de diâmetro,<br />
diferenciando dos demais níveis de pH (Tabela 6.3). A associação das estirpes AbV5 +<br />
SmR1 proporcionaram maior diâmetro médio (24,20 cm) quando comparado à ausência de<br />
inoculação (22,35 cm), obtendo incremento em torno de 7%. Essas características indicaram<br />
que o pH 5,5 e A. brasilense + H. seropedicae podem proporcionar melhor condicionamento<br />
para tolerar o acamamento de plantas, e também favorecer ao acúmulo de sólidos solúveis<br />
(FANCELLI; DOURADO NETO, 2000), agregando à continuidade do desenvolvimento do<br />
milho. Semelhantemente, em trabalho a campo com pH do solo 5,5, Dartora et al. (2013a)<br />
relatou que a combinação das estirpes AbV5 e SmR1 proporcionou maior diâmetro basal do<br />
109
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
colmo na fase vegetativa em relação à testemunha, proporcionando aumento de 15%. A<br />
interferência no diâmetro de colmo proporcionado pela utilização de bactérias diazotróficas<br />
também pode estar relacionado a ocorrência e a localização das RPCPs, fato comprovado<br />
na cultura do sorgo, sendo detectada presença de bactérias no tecido das plantas, dentre<br />
elas, A. brasilense e H. seropedicae (BERGAMASCHI, 2006).<br />
Em relação ao diâmetro do colmo das plantas de milho, observa-se que o tratamento<br />
que utilizou 60 kg ha -1 de nitrogênio associado à inoculação das sementes com A. brasilense<br />
(estirpes AbV5 + AbV6) na dosagem de 200 mL para 50 kg de sementes resultou em plantas<br />
com colmos mais espessos (Tabela 6.11) (PINTO JÚNIOR, 2013). Segundo Cavallet et al.<br />
(2000), a inoculação com A. brasilense modifica a morfologia do sistema radicular das<br />
plantas, incrementando o diâmetro das raízes laterais e adventícias, bem como,<br />
aumentando o número de pelos radiculares. Dessa maneira, o incremento do sistema<br />
radicular das plantas em função da inoculação com A. brasilense proporciona maior<br />
longevidade dos tecidos durante os períodos de seca, aumentando também a atividade<br />
fotossintética, o acúmulo de fotoassimilados para os grãos ou ainda a absorção de<br />
nutrientes pelas plantas (DIDONET et al., 2000). Além disso, sabe-se que a contribuição da<br />
fixação biológica de nitrogênio por essa espécie de bactéria para culturas como milho e trigo<br />
é entre 5% e 18%, se fazendo necessário considerar a ação dos mecanismos de promoção<br />
do crescimento e não apenas a contribuição pela fixação biológica de nitrogênio (BASHAN<br />
et al., 1989), o que explica as muitas respostas negativas em relação ao acúmulo de<br />
nitrogênio nos tecidos das plantas inoculadas.<br />
Quanto à altura da planta, Dartora et al. (2013a) não verificaram efeito da inoculação<br />
com as estirpes de A. brasilense e H. seropedicae, sendo observados valores médios de<br />
141,7 e 246,6 cm nas fases vegetativa e reprodutiva, respectivamente (Tabela 6.2), o que<br />
pode estar associado a influência do fator genético sobre a altura de plantas (FANCELLI;<br />
DOURADO NETO, 2000). Campos et al. (2000) e Cavallet et al. (2000), em diferentes<br />
estudos testaram a eficiência agronômica do inoculante comercial “Graminante” a base de<br />
Azospirillum spp. e aplicações de N em semeadura e cobertura na cultura do milho, e<br />
também não verificaram resposta da altura de planta em relação à inoculação.<br />
Índice relativo de clorofila - SPAD<br />
Em trabalho realizado por Inagaki (2014), avaliando níveis de acidez do solo [pH<br />
(CaCl 2 ) de 4,5, 5,0 e 5,5] aliado a inoculação das sementes de milho com A. brasilense<br />
(AbV5) e H. seropedicae (SmR1) isolado ou em associação, comprovou que a acidez do<br />
solo proporciona menores valores de altura das plantas, matéria seca de raiz, diâmetro de<br />
colmo, índice SPAD, indicando que o pH do solo pode minimizar os efeitos RPCPs.<br />
110
Guimarães et al.<br />
Segundo Inagaki (2014), a associação de AbV5 e SmR1 proporcionou maior teor<br />
relativo de clorofila (17,59) em folhas SPAD 2, diferindo do tratamento sem inoculação<br />
(15,00) (Tabela 6.3). As folhas novas são consideradas como órgão de dreno metabólico, ou<br />
seja, não são capazes de suprir suas próprias demandas por carbono, sendo assim<br />
necessitam de assimilados providos de órgãos ou “tecidos fonte” para o seu<br />
desenvolvimento até que se tornem uma folha “auto-sustentável”, e ao iniciarem a<br />
senescência, ocorre uma remobilização de nutrientes (TAIZ; ZEIGER, 2013). Desta forma, a<br />
inoculação dos endofíticos A. brasilense e o H. seropedicae, predominantemente na<br />
rizosfera e região interna das raízes, respectivamente, proporcionou maior teor relativo de<br />
clorofila nas folhas medianas (fotossinteticamente ativas). Observou-se também que durante<br />
o período avaliado as folhas médias (SPAD2), são propícias à avaliação do teor relativo de<br />
clorofila, apresentando maiores médias do índice SPAD independente dos tratamentos.<br />
As medidas observadas com o índice SPAD das folhas podem estar relacionados<br />
diretamente à assimilação de nitrogênio pelas plantas. Em estudo realizado durante o<br />
estágio vegetativo do milho inoculado com A. brasilense, foi obtido aumento de 7% no índice<br />
SPAD quando comparado ao tratamento sem inoculação (QUADROS, 2009); o mesmo<br />
autor também observou aumento proporcional quando submetido à adubação nitrogenada.<br />
O aumento de concentração de clorofila nas folhas com leituras por SPAD, também foi<br />
constatado tanto com acréscimo de doses de N em tomateiro (GUIMARÃES et al., 1999)<br />
quanto com o incremento do teor foliar de N em algodoeiro herbáceo (NEVES et al., 2005).<br />
111
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
112
Guimarães et al.<br />
Massa seca de parte aérea e raiz<br />
Na Tabela 6.4, segundo Dartora (2012) e Dartora et al. (2013a) não foi verificado<br />
efeito significativo da inoculação com estirpes de A. brasilense e H. seropedicae de forma<br />
isolada e combinada para a massa seca da parte aérea na fase vegetativa, enquanto que,<br />
na fase reprodutiva, a combinação das estirpes ou H. seropedicae isolado proporcionou<br />
média superior à inoculação de A. brasilense, com valores mais elevados, sobretudo<br />
semelhante aos tratamentos testemunha e inoculação isolada de SmR1. A resposta à<br />
inoculação observada para o rendimento de massa seca de parte aérea das plantas<br />
confirma novamente o efeito de promoção do crescimento proporcionado pelo incremento<br />
da superfície de absorção das raízes, aumento na formação de pelos radiculares e raízes<br />
secundárias, sendo estes efeitos positivos relacionados principalmente a capacidade que as<br />
bactérias diazotróficas possuem de produzir fitormônios como auxinas, giberelinas e<br />
citocininas (RADWAN et al., 2004). Além disso, outros efeitos como a solubilização de<br />
fosfatos e a própria fixação biológica de nitrogênio podem contribuir para a promoção do<br />
crescimento vegetal (GRAY; SMITH, 2005).<br />
Embora sem diferir estatisticamente, destaca-se que na fase reprodutiva, a<br />
inoculação combinada das estirpes proporcionou incremento de 12% (1.280 kg) na massa<br />
seca da parte aérea das plantas em relação à testemunha, atingindo 12.032,9 kg ha -1 de<br />
massa seca de parte aérea, sendo índicio do efeito positivo da interação planta-bactéria<br />
(Tabela 6.4). Quadros (2009), avaliando o desempenho agronômico de híbridos de milho<br />
inoculados com Azospirillum spp. em associação com a adubação nitrogenada, observou<br />
incrementos ainda superiores, de até 53% (3.770 kg) no rendimento da massa seca da parte<br />
aérea, caracterizando o efeito benéfico da inoculação. Verona et al. (2010) também<br />
verificaram efeito positivo da inoculação sobre o incremento da massa seca da parte aérea<br />
do milho, inclusive sob condição de estresse hídrico.<br />
Corroborando, Pinto Júnior (2013) constatou que a inoculação das sementes com<br />
200 mL de inoculante com A. brasilense (estirpes AbV5 + AbV6) associado a 60 kg ha -1 de<br />
nitrogênio resultou em plantas com maior massa de matéria seca, exceto em relação à dose<br />
de 120 kg ha -1 de nitrogênio que se manteve em igualdade (Tabela 6.11)<br />
Durante experimento realizado por Rampim et al. (2012) para avaliar tratamento de<br />
sementes com bioestimulante Stimulate (90 mg.L -1 de cinetina + 50 mg.L -1 de ácido<br />
giberélico + 50 mg.L -1 de ácido indolbutírico), fungicida triadimenol e A. brasilense em<br />
cultivares de trigo (CD 150, CD 116 e CD 104), foi verificado incremento do comprimento da<br />
parte aérea com o uso de Stimulate, sendo superior em 18,7% em relação à testemunha e<br />
115,7% em relação ao menor valor encontrado no tratamento com triadimenol para o cultivar<br />
CD-150, além de verificar maior diâmetro de hipocótilo ao utilizar triadimenol (Tabela 5).<br />
113
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
Sobretudo, o uso associado de bioestimulante Stimulate e A. brasilense elevaram o<br />
comprimenro de raiz para a cultivar CD 150, e aumentaram a massa seca de raiz da cultivar<br />
CD 150 e CD 116, destacando as diferenças entre cultivares na resposta a inoculação.<br />
Tabela 6.4 Massa seca da parte aérea e área foliar nas fases vegetativa e reprodutiva, de<br />
plantas de milho, híbrido 30R50, em função da inoculação das sementes, de forma isolada e<br />
combinada, das estirpes de A. brasilense (AbV5) e H. seropedicae (SmR1). Unioeste,<br />
Marechal Cândido Rondon, PR, 2010/2011 (DARTORA, 2012; DARTORA et al., 2013)<br />
Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem significativamente entre si pelo teste de<br />
Tukey, p
Guimarães et al.<br />
115
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
Para comprimento e diâmetro da espiga, Dartora (2012) constatou efeito significativo<br />
da inoculação das sementes (Tabela 6), sendo observado que a inoculação das sementes<br />
com H. seropedicae, e a inoculação combinada desta com A. brasilense proporcionaram<br />
médias superiores em relação à testemunha e à inoculação isolada de A. brasilense.<br />
Quando avaliado o comprimento de espiga essa também foi verificado incremento quando<br />
comparado a testemunha em relação a inoculação isolada de A. brasilense, essa se<br />
apresentou 5% superior, ou seja de 18,5 cm para 19,4 cm. Estes resultados aproximam-se<br />
dos obtidos por Cavallet et al. (2000), que constataram aumento médio significativo de 6%<br />
no comprimento médio das espigas de milho submetido à inoculação de produto comercial a<br />
base de A. brasilense.<br />
Tabela 6.6 Altura de inserção da espiga (AI), comprimento da espiga (CE), diâmetro da<br />
espiga (DE), número de fileiras por espiga (NF), número grãos por fileira (NG), massa da<br />
espiga (ME) e produtividade (PROD) de plantas de milho, híbrido 30R50, em função da<br />
inoculação das sementes com bactérias diazotróficas, de forma isolada e combinada, das<br />
estirpes de A. brasilense (AbV5) e H. seropedicae (SmR1). Unioeste, Marechal Cândido<br />
Rondon, PR, 2010/2011 (DARTORA, 2012)<br />
Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem significativamente entre si pelo teste de<br />
Tukey, p
Guimarães et al.<br />
Porém observa-se que para as cultivares CD-150 e CD-104, o tratamento com<br />
triadimenol proporcionou maior teor de N na parte aérea das plântulas de trigo. Já quando<br />
se combinou triadimenol com A. brasilense, houve menor teor de N nas plântulas da cultivar<br />
CD-150. Porém, conforme os mesmos autores foram observadas alterações na arquitetura<br />
foliar destas plantas, o que proporcionou aumento na produtividade da cultura em mais de<br />
25%. De forma geral, na Figura 6.2, pode ser observado a interferência promovida pelos<br />
diferentes tratamentos no desenvolvimento inicial de plântulas de trigo, testatados por Klein<br />
et al. (2012).<br />
Tabela 6.7 Teor de nitrogênio (N) na parte aérea e raiz de trigo em função do tratamento de<br />
sementes com triadimenol, regulador de crescimento e bactéria Azospirillum brasilense.<br />
Marechal Cândido Rondon/PR, 2011 (KLEIN et al., 2012)<br />
TRI = 150 g L -1 de triadimenol; CGA = 90 mg L -1 de cinetina+50 mg L -1 de ácido giberélico+50 mg L -1<br />
de ácido indolbutírico e AZO = estirpes AbV5 e AbV6 de Azospirillum brasilense na concentração de<br />
2,0 x 10 8 células viáveis mL -1 ;<br />
Médias seguidas de mesma letra minúscula na coluna (entre tratamentos) e maiúscula na linha (entre<br />
cultivares) não diferem estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo Teste de Scott-<br />
Knott;<br />
** significativo a 1% de probabilidade.<br />
Segundo Dobbelaere e Croonenboghs (2002) e Marini (2012), o teor de N foliar não<br />
foi influenciado pela inoculação de A. brasilense nas culturas de milho e trigo inoculados na<br />
presença de matéria orgânica e de N mineral.<br />
Entretanto, segundo Dobbelaere et al. (2001), aumento nos teores de N em plantas<br />
inoculadas com Azospirillum spp. evidenciou fixação biológica de N 2 e produção de<br />
mecanismos de promoção do crescimento, que podem incrementar a capacidade das<br />
plantas em absorver nitrogênio. Em trabalho realizado por Dartora (2012), a inoculação de<br />
sementes de milho com A. brasilense incrementou os teores de N nos grãos e de P foliar.<br />
Da mesma forma, Inagaki (2014) verificou que a inoculação das bactérias promotoras de<br />
crescimento vegetal em plantas de milho promoveu maior acúmulo de N foliar.<br />
117
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
Figura 6.2 Efeito na germinação de trigo em função do tratamento de<br />
sementes com triadimenol, regulador de crescimento Stimulate e bactéria<br />
Azospirillum brasilense. Marechal Cândido Rondon/PR, 2011 (KLEIN et al.,<br />
2012). Tratamentos: T0 (Testemunha); T1 (TRI); T2 (CGA); T3 (AZO); T4 (TRI<br />
+ CGA); T5 (TRI + AZO); T6 (CGA + AZO) e T7 (TRI + CGA + AZO); 150 g L -1<br />
de triadimenol (TRI); 90 mg L -1 de cinetina + 50 mg L -1 de ácido giberélico +<br />
50 mg L -1 de ácido indolbutírico (CGA) e estirpes AbV5 e AbV6 de<br />
Azospirillum brasilense (AZO) na concentração de 2,0 x 10 8 células viáveis<br />
mL -1 ,<br />
O teor de nitrogênio nas folhas de trigo na cultivar CD 150, cultivado em casa de<br />
vegetação, não foi influenciado pelas doses de N, quando se utilizou A. brasilense na<br />
semente e ácidos húmicos em aplicação foliar (RODRIGUES, 2013) (Figura 6.3). Porém,<br />
nos demais tratamentos, o aumento na quantidade de N aplicado, elevou significativamente<br />
o teor de N foliar, sendo o grupo controle mais responsivo as doses de N do que os demais.<br />
Campos et al. (1999) verificaram que a inoculação de sementes de trigo com “Gramineante”<br />
que tem em sua composição a combinação das estirpes AbV5 e AbV6 de A. brasilense,<br />
118
Guimarães et al.<br />
proporcionaram maior acúmulo de nitrogênio total nos grãos de trigo cultivado sob palhada<br />
de soja ou milho.<br />
De acordo com Delfine et al. (2005) concluíram que a pulverização foliar de ácido<br />
húmico, pode ser utilizada como fonte imediata de N no enchimento dos grãos do trigo duro,<br />
porém essa técnica não visa substituir totalmente a adubação nitrogenada. Sobretudo, Reis<br />
et al. (2006) apontam como fatores responsáveis para a grande amplitude de absorções<br />
obtidas pela inoculação com bactérias promotoras do crescimento vegetal; as diferenças<br />
entre cada material vegetal adotado, o local de cultivo, método de estimativa da contribuição<br />
e a estirpe do promotor que está sendo utilizado, além de diversos outros fatores abióticos<br />
que possam influenciar os cultivos agrícolas.<br />
Figura 6.3 Teor de nitrogênio (Nf 1 ) nas folhas de plantas de trigo, cultivar CD 150, cultivadas<br />
em casa de vegetação, submetidas ao uso combinado de ácido húmico (AH) e estirpe AbV5<br />
de Azospirillum brasilense, em função de doses de nitrogênio. Marechal Cândido<br />
Rondon/PR, 2011. (RODRIGUES, 2013).<br />
Inagaki (2014) realizou testes com níveis de acidez do solo [pH (CaCl 2 ) de 4,5, 5,0 e<br />
5,5] e inoculação das sementes de milho híbrido 30F53H com A. brasilense (AbV5), H.<br />
seropedicae (SmR1) e mistura das estirpes AbV5+SmR1, tendo observado maior média do<br />
teor N foliar nas plantas inoculadas com H. seropedicae (7,77 g kg -1 ), sendo superior ao<br />
tratamento sem inoculação (6,78 g kg -1 ) (Tabela 6.8). No entanto, na ausência total de<br />
adubação nitrogenada, como é o caso do presente estudo, pode ter estimulado a FBN da<br />
atmosfera. Apesar do baixo teor de MO (8,20 g dm -3 ) do solo, a inoculação combinada das<br />
estirpes (AbV5 e SmR1) e o isolado AbV5 elevaram o teor de N foliar quando comparado à<br />
testemunha, porém não diferindo significativamente. De fato, o Azospirillum spp.<br />
desempenha papel essencial na promoção do crescimento, excretando ácido indolacético<br />
119
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
(AIA) (BASHAN et al., 2004), que pode melhorar a absorção de nutrientes e elevar a<br />
eficiência do uso do nutriente disponível (HUNGRIA, et al., 2010).<br />
O teor foliar de N não foi influenciado significativamente com a variação dos níveis de<br />
pH do solo no presente ensaio (Tabela 6.8), contudo tem sido observado respostas<br />
diferenciadas entre cultivares de milho quanto a adubação nitrogenada por bactérias<br />
promotoras de crescimento (HUNGRIA et al., 2010; DARTORA et al., 2013a). Araújo et al.<br />
(2013), ao estudarem o acúmulo de N foliar em 35 genótipos de milho em função de<br />
inoculação das sementes com H. seropedicae sem adubação nitrogenada, verificaram que<br />
apenas nove híbridos obtiveram ganho significativo de N foliar, em condições de pH (CaCl 2 )<br />
de 5,3. Döbereiner et al. (1995) presumem que a contribuição de fixação de N atmosférico<br />
realizada pelo gênero Herbaspirillum é a associação mais eficiente dentre as endofíticas,<br />
especialmente nos trópicos do que nas associações rizosféricas.<br />
Nas condições do presente estudo a inoculação de bactérias promotoras de<br />
crescimento não forneceram N (Tabela 6.8), como ocorre com a adubação nitrogenada na<br />
cultura de milho (DUETE et al., 2008). Sala et al. (2008) também não encontraram efeito na<br />
substituição das doses de N, contudo detectaram aumento no acumulado de N na espiga e<br />
incremento parcial da produtividade quando associaram bactérias promotoras de<br />
crescimetno à adubação nitrogenada.<br />
Tabela 6.8 Teor de nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) no tecido foliar de plantas milho<br />
submetido à inoculação de bactérias promotoras de crescimento de plantas associadas a<br />
três níveis de pH do solo aos 41 DAS. Unioeste, Marechal Cândido Rondon/PR, 2012<br />
(INAGAKI, 2014)<br />
Tratamentos<br />
N (g kg -1 )<br />
pH 4,5 pH 5,0 pH 5,5 x̄<br />
Testemunha 6,56 7,00 6,78 6,78B<br />
AZ 7,00 6,86 7,29 7,05AB<br />
HE 7,87 7,84 7,58 7,77A<br />
AZ+HE 8,53 7,29 6,41 7,41AB<br />
x̄ 7,49 7,25 7,01<br />
F (IN) 3,532 *<br />
F (pH)<br />
1,408 ns<br />
F (IN) x (pH)<br />
2,147 ns<br />
C.V. (%) 11,01<br />
D.M.S (IN) 0,6932<br />
D.M.S (pH) 0,8824<br />
Testemunha: Sem inoculação; AZ: Inoculação Azospirillum brasilense; HE: Inoculação Herbaspirillum<br />
seropedicae; AZ+HE: Inoculação Azospirillum brasilense e Herbaspirillum seropedicae; ns Não<br />
significativo, * e ** Significativo a 0,05 e 0,01 de probabilidade respectivamente, pelo teste Tukey.<br />
120
Guimarães et al.<br />
Uso de Azospirillum brasilense associado a ácidos húmicos<br />
Recentemente, Rodrigues et al. (2014) verificaram o efeito do uso combinado de A.<br />
brasilense, ácidos húmicos e diferentes doses de nitrogênio nas características agronômicas<br />
do trigo e concluiram que o uso combinado de AbV5 + ácido húmico promove principalmente<br />
a produção de matéria seca de folhas e não é responsivo à adubação nitrogenada para os<br />
demais componentes produtivos em estudo nem para a produtividade dos grãos<br />
(Figura 6.4).<br />
Com relação à matéria seca de folha (Figura 6.4) observa-se que apenas o<br />
tratamento controle foi responsivo à adubação nitrogenada sendo que, com a dose de<br />
90 kg ha -1 N foram produzidos, em média, 2,44 g. Para os demais tratamentos não houve<br />
respostas à fertilização nitrogenada, porém se ressalta que a adição de ácido húmico à<br />
inoculação de bactérias, sendo usado conjuntamente, tendo aumentado o desenvolvimento<br />
da parte aérea em relação à ausência de inoculação, promovendo acúmulo de matéria seca<br />
das folhas. Neste sentido, Sala et al. (2007) verificaram que a produção de matéria seca<br />
pela parte aérea de plantas de trigo duplicou ao inocular com bactérias diazotróficas.<br />
Desta forma, observou-se que ácidos húmicos atuaram como bioestimulante nas<br />
plantas de trigo, sugerindo que os ácidos húmicos podem atuar como regulador vegetal,<br />
haja vista terem verificado que ácido húmico são capazes de promover aumento na síntese<br />
de H + -ATPases de membrana plasmática (MP) em mono e eudicotiledôneas, considerandose<br />
que esta enzima apresenta papel central na capacidade de adaptação das plantas ao<br />
ambiente, uma vez que fornece energia por meio da formação de um gradiente<br />
eletroquímico originado da hidrólise de ATP, necessário tanto para a ação dos<br />
transportadores uniporteres e simporteres, como para o aumento da concentração de H + no<br />
apoplasto, gerando pH ácido suficiente para ação de hidrolases capazes de romper ligações<br />
e favorecer o afrouxamento da parede celular e, por consequência, expansão de células,<br />
tecidos e órgãos vegetais (FAÇANHA et al., 2002; CANELLAS et al., 2002).<br />
As respostas positivas da associação de A. brasilense + ácido húmico, podem ter<br />
ocorrido em razão do que foi observado por Marques Júnior et al. (2008), em condições<br />
controladas, em que a inoculação de bactérias do gênero Herbaspirillum mais substâncias<br />
húmicas em minitoletes da variedade RB72454 de cana-de-açúcar tratados termicamente,<br />
mostraram efeito da inoculação, combinada ou não, com substâncias húmicas, sobre o<br />
aumento populacional da bactéria inoculada, assim como na promoção do crescimento<br />
radicular induzido por ambos, inoculação da bactéria selecionada e do ácido húmico<br />
sugerindo novos modelos de utilização das bactérias diazotróficas em plantas.<br />
121
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
Figura 6.4 Matéria seca de folhas - MSF de trigo cultivar<br />
CD 150, submetido ao uso combinado de ácido húmico<br />
(AH) e estirpe AbV5 de Azospirillum brasilense, em<br />
função de doses de nitrogênio (RODRIGUES et al.,<br />
2014).<br />
Relação das bactérias diazotróficas na fitossanidade<br />
Souza et al. (2012), ao avaliar a qualidade sanitária de sementes de milho<br />
provenientes do cultivo associado com A. brasilense e H. seropedicae e adubação<br />
nitrogenada, foi utilizado sementes de milho do cultivar DKB 390 (Tabela 6.9).<br />
Dentre os fungos de campo e armazenamento veiculados e encontrados nas<br />
sementes de milho, o Fusarium moniliforme, Aspergillus spp. e Giberella spp. são os<br />
encontrados com maior frequência devido as condições ambientais apresentadas no país<br />
(REIS et al., 1995).<br />
Considerando que o ataque de microrganismos pode afetar o peso, o tamanho e a<br />
qualidade das sementes, busca-se sempre a presença de sementes que apresentem<br />
elevados índices de sanidade (CARVALHO et al, 1993). Os patógenos transmitidos por<br />
sementes podem servir de inóculo inicial para o desenvolvimento progressivo da doença no<br />
campo, reduzindo o valor comercial da cultura; fazendo com que testes de quarentena e de<br />
certificação para o comércio internacional possam ser necessários (BRASIL, 2009).<br />
Outros estudos relatam que a utilização de A. brasilense via pulverização foliar,<br />
aliado à outros métodos de controle, reduz significativamente a incidência de doenças<br />
bacterianas em tomateiro (BASHAN; DE-BASHAN, 2002). Na cultura do morangueiro, o A.<br />
brasilense se mostra efetivo no controle fitosanitário, sendo responsável pelo aumento de<br />
122
Guimarães et al.<br />
compostos fenólicos nas plantas inoculadas e apresentar pico de incremento de ácido<br />
salicílico, substância que age na transmissão dos sinais para ativação de respostas de<br />
defesa vegetal (TORTORA et al., 2012).<br />
Também, rizobactérias como Azospirillum, auxiliam na indução de resistência,<br />
demonstrado pelo elevado estímulo na atividade de peroxidase (SILVA et al., 2004),<br />
conhecida enzima que integra vários processos fisiológicos importantes, como ser<br />
responsável pela precursão da lignina, sendo que mudanças em seus níveis são<br />
frequentemente relacionadas a respostas em patossistemas (SCHWAN-ESTRADA et al.,<br />
2008).<br />
Na Tabela 6.9 percebe-se que entre os principais fungos, o Penicillium spp. foi<br />
encontrado em maior porcentagem mantendo-se presente na maioria das sementes, onde<br />
em alguns casos ocorreu a contaminação de 100% dos tratamento, já os fungos Giberella<br />
spp. e Fusarium spp. foram encontrados apenas em algumas sementes apresentando<br />
porcentagens menores de infecção. Mariano (2004), trabalhando com bactérias promotoras<br />
de crescimento verificou que através da inoculação as bactérias diazotróficas colonizam,<br />
ocupando sítios essenciais para desenvolvimento, resultando em competição e dificultando<br />
o acesso dos mesmos ao patógeno, podendo atuar no controle biológico e influenciando<br />
respostas a estresses bióticos e abióticos, assim como no combate a outros<br />
microrganismos.<br />
As bactérias promotoras de crescimento geralmente são expostas a condições de<br />
alta competição, seja dentro da planta no sistema vascular ou até mesmo na interface soloraiz,<br />
devido a isso as mesmas aprimoraram mecanismos de defesas que favorecem seu<br />
desenvolvimento perante outros organismos, como antibióticos, enzimas e bacteriocinas<br />
(SALA, 2002). Moreira e Siqueira (2006), concluiram que além desses mecanismos de<br />
defesas, a capacidade que estas possuem em modificar as propriedades físico-químicas do<br />
meio no qual colonizam, alterando-o, podendo controlar a flora microbiana. Essa competição<br />
interespecífica por espaços intracelulares e nutrientes atribui a essas bactérias a capacidade<br />
de poder atuar no controle de organismos fitopatogênicos (GLICK; BASHAN, 1997).<br />
Segundo Dartora et al. (2013b), o tratamento de sementes com fungicidas-inseticidas<br />
auxilia o desenvolvimento inicial das plântulas de milho e trigo, sendo compatível com a<br />
inoculação de estirpes de A.brasilense, tendo sido realizado testado o fungicida fludioxonilmetalaxyl<br />
e os inseticidas deltamethrin e pirimifós-metil, nas doses de 1,50; 0,08 e 0,03 mL<br />
por kg de sementes, respectivamente na cultura do milho híbrido 30F53 e em ensaios com a<br />
cultura do trigo cultivar CD 104 foram utilizados o fungicida carboxina-tiram e o inseticida<br />
fipronil, nas doses de 0,2 L e 0,1 L para cada 100 kg de sementes, respectivamente.<br />
123
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
Tabela 6.9 Percentagem de contaminação de sementes de milho (DKB 390®) inoculadas<br />
com Azospirillum brasilense (estirpe AbV5) e Herbaspirillum seropedicae (estirpe SmR1),<br />
reinoculadas com Azospirillum brasilense pelos principais fungos de armazenamento<br />
(SOUZA et al., 2012)<br />
Médias seguidas da mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha não diferem entre si<br />
significativamente pelo teste de Tukey (P
Guimarães et al.<br />
Resultados semelhantes foram obtidos por Díaz-Zorita et al. (2005) ao trabalharem<br />
com a inoculação de A. brasilense nas culturas do milho e trigo em 221 localidades na<br />
Argentina. Estes autores verificaram que 75% a 95% dos experimentos realizados<br />
resultaram em respostas positivas para produtividade em ambas as culturas. Nesse sentido,<br />
Hungria et al. (2010) verificaram, nas parcelas inoculadas com A. brasilense, incrementos<br />
produtivos de 27% e 31% para as culturas do milho e trigo, respectivamente. Também,<br />
Canellas et al. (2011) verificaram incrementos na produtividade da cultura do milho de 20% e<br />
65% em relação ao tratamento controle para as plantas inoculadas com H. seropedicae,<br />
associado a aplicação de substâncias húmicas.<br />
Desta forma, os incrementos em relação à produtividade da cultura do milho com a<br />
inoculação de bactérias diazotróficas estão relacionados em parte com a fixação biológica<br />
do diazoto, bem como, com promoção do crescimento vegetal pela ação de substâncias<br />
regulatórias (DEY et al., 2004; NARULA et al., 2006; CASTRO et al., 2008; HAYAT et al.,<br />
2010; PATHMA et al., 2011).<br />
A capacidade das bactérias do gênero Azospirillum em reduzirem os efeitos<br />
deletérios causados pelo déficit hídrico vem sendo objeto de estudo de vários<br />
pesquisadores. Nesse sentido, Sarig et al. (1992) verificaram que plantas de sorgo<br />
inoculadas com Azospirillim spp. tiveram sua condutividade hidráulica aumentada entre 25%<br />
e 40% em relação as plantas não inoculadas. Também Manoharam et al. (2012)<br />
trabalhando com plantas de milho inoculadas com A. brasilense sob diferentes regimes de<br />
irrigação, verificaram que a inoculação resultou em incrementos de 19%, 16% e 31% para<br />
as variáveis de altura de planta, massa seca da planta e produtividade de grãos,<br />
respectivamente. Reier Bakken (1997) descreve que a inoculação com Azospirillum spp.<br />
propicia à planta um ambiente mais favorável reduzindo os estresses causados pela falta de<br />
água, em função dos mecanismos promotores de crescimento relacionados a síntese<br />
hormonal, resultando em plantas com sistema radicular de melhor qualidade e<br />
consequentemente mais aclimatadas a estreses ambientais.<br />
Vale destacar ainda que a grande maioria dos estudos relacionados à síntese de<br />
hormônios vegetais pelo gênero Azospirillum estão envolvidos na produção de ácido indolacético<br />
(AIA) por este ser um dos principais reguladores de varias funções nas plantas<br />
(ANTOUN; PRÉVOST, 2005; DODD et al., 2010). Esses microrganismos também sintetizam<br />
ácido abscísico, sendo um hormônio relacionado a respostas da planta em condições de<br />
deficiência hídrica (TAIZ; ZEIGER, 2013; PERRIG et al., 2007). Nesse sentido, Zawoznik et<br />
al. (2011) trabalhando com a inoculação de A. brasilense em plantas de cevada submetidas<br />
a diferentes níveis de salinidade, verificaram que as plantas inoculadas suportaram em<br />
melhores condições o estresse induzido.<br />
125
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
126
Guimarães et al.<br />
A produtividade do híbrido DKB 390 (Dekalb ® ) foi influenciada positivamente quando<br />
realizou se a inoculação das sementes com a dose de 100 mL do inoculante formulado a<br />
base das estipes AbV5 e AbV6 da bactéria A. brasilense para 25 kg de sementes, tendo<br />
alcançado médias de produtividade significativamente superiores em relação aos demais<br />
tratamentos utilizados (Tabela 6.11) (PINTO JÚNIOR, 2013).<br />
Tabela 6.11 Médias para diâmetro do colmo (DC), massa seca total (MST), massa de 1000<br />
grãos (M1000), número de grãos por fileira (NGF), teor de nitrogênio dos grãos (NGRA), teor<br />
de nitrogênio das folhas (NF) e produtividade (PROD) de milho híbrido DKB 390, em função<br />
da inoculação das sementes com diferentes doses do inoculante a base da bactéria<br />
Azospirillum brasilense na dose de 100, 150 e 200 mL por 40 kg de semente e adubação<br />
nitrogenada, Marechal Cândido Rondon, PR, 2010/2011 (PINTO JUNIOR, 2013)<br />
Tratamentos D.C MST M1000 NGF NGRA NF PROD<br />
Mm -------------g------------- -- -----g Kg -1 ----- kg ha -1<br />
0 N 24,19 c 96,72 d 340,68 c 33,20 b 32,23 47,01 5383 c<br />
60 N 24,68 c 117,96 cd 373,63 b 35,07 ab 34,18 51,35 6094 bc<br />
120 N 26,83 b 163,49 ab 386,96 a 35,15 ab 34,32 51,64 6191 bc<br />
Az 100 26,19 b 137,11 bc 375,56 b 35,05 ab 33,96 51,47 6476 bc<br />
Az 150 26,50 b 140,60 abc 390,07 a 36,35 a 35,64 49,36 6623 b<br />
Az 200 29,10 a 169,68 a 392,10 a 37,52 a 34,17 49,71 8024 a<br />
C.V. (%) 4,79 16,04 6,63 5,47 7,97 9,88 10,37<br />
Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem significativamente pelo teste Tukey a 0,05%<br />
de probabilidade.<br />
Okon e Labandera-Gonzáles, (1994) ao avaliarem vinte anos de estudos com a<br />
inoculação de Azospirillum spp. verificaram efeito positivo em 60% a 70% dos experimentos.<br />
Nesse sentido, os efeitos benéficos da inoculação com A. brasilense vêm sendo difundidos<br />
em diversos trabalhos na literatura (DÖBEREINER; BALDANI, 1982; REYNDERS;<br />
VLASSAK, 1982; DÖBEREINER; SALOMONE, 1995; SALOMONE; DÖBEREINER, 1996;<br />
CAVALLET et al., 2000; ZEHNDER et al., 2001; HUNGRIA et al., 2010), que atribuem o<br />
maior desenvolvimento das plantas, bem como, os incrementos obtidos em produtividade,<br />
as características que essas bactérias possuem em sintetizar fitormônios relacionados ao<br />
crescimento vegetal como as auxinas, giberilinas e citocininas e ainda pela disponibilização<br />
do N 2 presente no solo em formas absorvíveis para as plantas. Além disso, as bactérias<br />
fixadoras de nitrogênio podem controlar os níveis de etileno nas plantas, reduzindo efeitos<br />
que o excesso desse hormônio pode causar (GOVINDASAMY et al., 2008; DUAN et al.,<br />
2009).<br />
127
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
As rizobatérias promotoras do crescimento vegetal, incluindo as da espécie A.<br />
brasilense são eficazes em influenciar a capacidade das plantas para que estas venham a<br />
se restabelecer mais rapidamente sob condições estressantes (AZCÓN; BAREA, 2010).<br />
Atividade enzimática<br />
A atividade de enzima peroxidase (POX) que são responsáveis por participar de<br />
vários processos de importância no metabolismo das plantas, principalmente em relação à<br />
defesa da mesma quanto a agentes estranhos. Além de participar da formação da lignina,<br />
outro ponto importante na defesa das plantas. Ainda pode-se citar que ela participa da<br />
oxidação de AIA, hormônio este que pode ser produzido pelo A. brasilense.<br />
Em trabalho realizado em vaso por Bulegon (2013), foi observado diferença durante<br />
a fase inicial V4 (Tabela 6.12). Durante esta fase os tratamentos que continham a presença<br />
de Triazo (AbV5+AbV6+AbV7) favoreceu o aumento da enzima POX em relação aos demais<br />
tratamentos. Já em R4 não foi obtido diferenças entre os tratamentos. Esse pode estar<br />
relacionado com o processo infeccioso das bactérias, uma vez que essas podem se<br />
apresentar no interior dos tecidos. Assim, a planta possivelmente ativou suas defesas, até<br />
reconhecê-lo como um organismo benéfico. Este fato pode ser importante, pois pode<br />
aumentar a resistência das plantas ao ataque de pragas e doenças, em função da<br />
inoculação com bactérias diazotróficas.<br />
Tabela 6.12 Proteínas solúveis, atividade de fenilalanina amônia-liase (FAL) e peroxidase<br />
(POX) de plantas de soja submetidas à inoculação e co-inoculação de bactérias<br />
diazotróficas, nos estádios V4 e R4 da cultura. Marechal Cândido Rondon-PR, 2012<br />
(BULEGON, 2013)<br />
128<br />
Tratamentos<br />
Proteínas Solúveis<br />
(µg mL -1 )<br />
FAL<br />
(mg de ácido trans-cinâmico<br />
h -1 mg proteina -1 )<br />
POX<br />
(UA min -1 mg proteína -1 )<br />
V4 R4 V4 R4 V4 R4<br />
Testemunha 0,179 bc 0,175 b 2,168 ab 1,505 0,075 c 0,109<br />
Nitrogênio 0,167 bc 0,226 ab 1,710 ab 1,621 0,098 c 0,137<br />
B. japonicum 0,196 b 0,206 ab 1,493 b 1,793 0,154 ab 0,114<br />
AbV5+AbV6 0,246 ab 0,245 ab 2,224 a 1,634 0,110 bc 0,131<br />
Triazo 0,289 a 0,263 a 2,126 ab 1,815 0,162 a 0,148<br />
Brad+AbV5+AbV6 0,101 bc 0,286 a 1,613 ab 1,939 0,063 c 0,154<br />
Brad+Triazo 0,248 ab 0,238 ab 1,579 ab 1,592 0,162 a 0,150<br />
C.V. (%) 17,77 15,62 16,57 16,45 17,75 17,90<br />
D.M.S. 0,083 0,084 0,703 0,642 0,048 0,055<br />
F 11,99** 4,00** 4,33** 1,18 ns 16,13** 2,20 ns<br />
** - significativo a 1%, pelo teste F. ns – não significativo. Médias seguidas de mesma letra minúscula na coluna,<br />
não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey (p≤0,05).
Guimarães et al.<br />
Outro ponto que remete esses maiores valores de POX, está relacionado com as<br />
observações de Marques et al., (2012), onde plantas equilibradas nutricionalmente<br />
apresentaram maior capacidade de ativação de POX. Assim pode-se estimar a partir das<br />
citações descritas por Pedrinho, (2009), onde diferentes estirpes de bactérias, mesmo<br />
pertencentes ao mesmo gênero, apresentam comportamento diferente. Provavelmente por<br />
estas estarem excretando diferentes níveis de hormônios e nutrientes, e apresentar maior<br />
capacidade de infecção e colonização, ou até mesmo produzir diferentes compostos. Com<br />
base nessas citações pode-se apontar que a estripe de AbV7 presente no inoculante Triazo<br />
pode possuir maior potencial com soja e eficiência para essa cultura, aumentando a<br />
atividade da enzima POX, podendo ser potencial para aumentar a resistência adquirida das<br />
plantas ao ataque de pragas e patógenos.<br />
Já a fenilalanina amônia-liase (FAL), que exerce importante função no metabolismo<br />
secundário, participando na formação de vários compostos fenólicos. Os resultados<br />
mostram que em V4 os tratamentos que receberam a inoculação com A. brasilense<br />
apresentaram maior atividade dessa enzima, mas não diferenciando da testemunha e<br />
plantas que receberam fertilização com N. Em R4 não foi possível se observar diferença<br />
significativa entre os tratamentos (Tabela 6.12).<br />
Os valores de POX e FAL encontrados nesse trabalho concordam com os<br />
encontrados por Marques et al. (2012), trabalhando com déficit de potássio em plantas de<br />
soja, e Bido et al. (2010), estudando o efeito da aplicação de flavonoides na cultura da soja.<br />
Variabilidade de respostas<br />
A variabilidade de respostas da inoculação de Azospirillum no milho pode estar<br />
relacionada a diversos fatores, sendo o genótipo da planta um fator-chave para obtenção<br />
dos benefícios oriundos da associação da bactéria com a planta (REIS JÚNIOR et al. 2000),<br />
visto que existe um certo grau de especificidade de algumas bactérias em relação ao<br />
hospedeiro. Dotto et al. (2010) relatam que a seleção de estirpes eficientes também é<br />
fundamental para se obter efeito positivo da inoculação de bactérias diazotróficas em<br />
gramíneas. Outro fatores ambientais, como temperatura, umidade, aeração, pH, salinidade<br />
entre outros podem influenciar a atividade e a sobrevivência de bactérias no solo, além da<br />
competição com outros microrganismos do solo (BRANDÃO, 1992). Ainda segundo Brandão<br />
(1992), o pH pode prejudicar o crescimento de microrganismos no solo não somente quando<br />
a concentração de íons H + e OH - estiver elevada, mas também pelo seu efeito indireto na<br />
disponibilidade de nutrientes e na penetração de compostos tóxicos presentes no meio nas<br />
células microbianas.<br />
129
Uso de bactérias diazotróficas no Oeste do Paraná<br />
Portanto, mais estudos que avaliem a inoculação de Azospirillum spp. em diferentes<br />
condições de cultivo associados a genótipos diferentes de milho necessitam ser realizados<br />
para maior conhecimento da interação bactéria/genótipo/ambiente, evidenciando a<br />
importância de grupos de pesquisas trabalhando nas mais diversas áreas.<br />
Agradecimentos<br />
À Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do<br />
Paraná, afiliada à Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior – SETI, á<br />
CAPES/PNPD e ao CNPq/INCT-FBN, pelo suporte financeiro.<br />
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Capítulo 7<br />
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do<br />
tratamento químico das sementes na sua<br />
eficiência<br />
Rubens Fey 1<br />
Gabriel Felipe Vogel 2<br />
Lais Martinkoski 3<br />
Alfredo Richart 4<br />
Leandro Rampim 5<br />
Jeferson Klein 6<br />
1 Universidade Federal da Fronteira Sul, Laranjeiras do Sul (UFFS), PR, rubens.fey@uffs.edu.br<br />
2<br />
Universidade Federal da Fronteira Sul (UFFS), Laranjeiras do Sul – PR, gabrielfelipe02@hotmail.com<br />
3 Universidade Estadual do Centro-Oeste do Paraná (UNICENTRO), Guarapuava - PR,<br />
martinkoskilais@hotmail.com<br />
4<br />
Pontifícia Universidade Católica (PUC), Toledo – PR, alfredo.richart@pucpr.br<br />
5<br />
Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Marechal Cândido rondon – PR –<br />
rampimleandro@yahoo.com.br<br />
6<br />
Pontifícia Universidade Católica (PUC), Toledo – PR, jefersonklein@yahoo.com.br<br />
Introdução<br />
O nitrogênio (N) é o elemento mais abundante da atmosfera, além de ser o segundo<br />
composto elementar requerido em maiores quantidades pelas plantas. Este elemento é<br />
responsável por várias reações e constituições de estrutura nas plantas, dentre elas a<br />
clorofila, enzimas e proteínas (TAIZ; ZIEGER, 2004). Por ser um elemento essencial, seu<br />
balanço pode afetar o desenvolvimento das plantas, principalmente nas taxas<br />
fotossintéticas, formação e translocação de fotoassimilados. Pode interferir diretamente a<br />
taxa de crescimento das folhas e raízes, afetando deste modo o crescimento das plantas e<br />
alterando a produtividade (FAGAN et al., 2007).<br />
As plantas podem obter o N de diversas fontes, por vias de fixação biológicas ou<br />
não, destacando-se a decomposição da matéria orgânica, a utilização de fertilizantes
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
nitrogenados minerais e o processo de fixação biológica do nitrogênio atmosférico (N 2 )<br />
realizado por bactérias fixadoras do N presente na atmosfera. O N oriundo da matéria<br />
orgânica é bastante limitante no solo, isto é, sofrendo com fatores que aceleram seu<br />
esgotamento, principalmente com elevadas temperaturas e umidade no solo, além de<br />
fatores como lixiviação e volatilização, desta forma, resultando em solos com teores pobres<br />
desse nutriente, capaz de fornecer em média apenas 10 a 15 kg ha -1 cultura -1 . A fixação não<br />
biológica, oriunda de descargas elétricas, combustão e vulcanismos contribuem com apenas<br />
10% das entradas de N no solo (HUNGRIA et al., 2007).<br />
A utilização de fertilizantes nitrogenados se desponta como a forma mais comum de<br />
fornecimento de N as plantas, devido à rapidez no fornecimento de N disponível,<br />
proporcionando respostas em curto prazo nas culturas (BARBOSA FILHO et al., 2004).<br />
Dentre as principais fontes de fertilizantes nitrogenados utilizadas na agricultura, a uréia<br />
(45% de N) se destaca pelo fato de apresentar maior concentração de N em relação ao<br />
menor preço por quilograma do nutriente quando comparado às outras fontes disponíveis no<br />
mercado (MARCHESAN, 2011).<br />
Para que ocorra a síntese do N na forma de uréia, Malavolta et al. (2002) destacam<br />
que é necessário um processo que consiste na reação de N 2 e gás carbônico a elevada<br />
pressão e temperatura junto a um catalisador. Hungria et al. (2007) destacam que um dos<br />
fatores limitantes para produção de fertilizantes nitrogenados reside no seu elevado custo,<br />
devido a necessidade de altos gastos com energia, especialmente energia oriunda de<br />
petróleo. Outro fator a ser mencionado refere-se à baixa eficiência dos fertilizantes<br />
nitrogenados, sendo que sua utilização pelas plantas não ultrapassa em média 50%,<br />
dependendo do manejo adotado na área. Deste modo, metade do nitrogênio aplicado é<br />
perdido via lixiviação, desnitrificação e volatilização (SANTOS; SILVA, 2002).<br />
Conforme Döbereiner (1997) a agricultura no Brasil, e em especial as regiões dos<br />
trópicos podem vir a ser dependentes da utilização de fertilizantes nitrogenados. Uma vez<br />
que em grande parte destas áreas, o N pode ser perdido em função da rápida<br />
decomposição da matéria orgânica, como consequência da elevada umidade do ar e<br />
temperatura elevada, adequadas à decomposição, ou ainda a intempéries como as fortes<br />
chuvas. Processo que acelera a decomposição, além de promover a erosão e maior<br />
lixiviação de N, acarretando na contaminação de rios, lagos e lençóis freáticos.<br />
Neste sentido a fixação biológica de N 2 (FBN), realizada por alguns microrganismos<br />
que habitam o solo, desponta-se como alternativa mais sustentável de fornecimento de N<br />
para as plantas e redução de gastos com fertilizantes nitrogenados (VINHAL-FREITAS;<br />
RODRIGUES, 2010). Em contexto amplo, a fixação biológica de nitrogênio contribui com a<br />
140
Fey et al.<br />
entrada de 65% do total deste nos sistemas, sendo superior a aplicação de fertilizantes<br />
nitrogenados (25%) e fixação não biológica (10%) (HUNGRIA et al., 2007).<br />
Diante desta situação, busca-se com este capítulo, ampliar o foco de uso das<br />
bactérias diazostróficas na agricultura brasileira como uma alternativa para os agricultores<br />
diminuírem seus custos de produção, aumentando a eficiência do N nos sistemas de<br />
produção.<br />
Processo de fixação biológica do nitrogênio<br />
Ao avaliar o processo de FBN, Franche et al. (2009) descreve que este mecanismo é<br />
muito complexo e não completamente elucidado, sendo explicado em vias gerais conforme<br />
descreve a Equação 1. Alguns microrganismos que habitam o solo conseguem quebrar a<br />
tripla ligação do N 2 e convertê-lo em amônia (NH 3 ) graças à ação das enzimas chamadas<br />
dinitrogenase, com menor gasto de energia que o processo industrial, se tornando assim<br />
mais sustentável ao ambiente (HUNGRIA et al., 2007).<br />
N 2 +16 MgATP + 8 e - + 8 H + → 2NH 3 + H 2 + 16 MgADP + 16 Pi (1)<br />
As bactérias com capacidade de converter N 2 em (NH 3 ) podem ser denominadas<br />
como diazotróficas ou fixadoras de N 2 , as quais têm a capacidade de se associarem a<br />
diferentes espécies de plantas. Estas bactérias também podem apresentar graus e<br />
especificidades distintos, classificando-se como associativas endofíticas e simbióticas<br />
(MOREIRA et al., 2010). Portanto, os estudos destas associações se destacam como sendo<br />
de suma importância devido à contribuição das mesmas para o fornecimento de nitrogênio<br />
em diferentes agroecossistemas, com retorno econômico e ambiental.<br />
As bactérias diazotróficas podem promover o fornecimento de nitrogênio às plantas<br />
tanto pela FBN como pela produção de substâncias que auxiliam o crescimento radicular<br />
(MOREIRA et al., 2010; VOGEL et al., 2013). Entretanto, Rudnik et al. (1997) ressaltam que<br />
este processo é regulado pela necessidade das bactérias fixadoras, variando em função da<br />
espécie vegetal que está sofrendo a associação e do ambiente, uma vez que na presença<br />
de amônio, a enzima nitrogenase, responsável pela redução do N 2 é inativada.<br />
Quanto à FBN, existem diferenças na fixação em plantas leguminosas e<br />
monocotiledôneas. Em leguminosas (família Fabaceae), os rizóbios, ao entrarem em contato<br />
nas raízes, induzem a formação de nódulos, favorecendo o processo de aproveitamento do<br />
N 2 por estes microrganismos, enquanto em monocotiledôneas (família Poaceae), o processo<br />
de FBN não é tão eficiente como em leguminosas, pois a fixação se dá pelas bactérias que<br />
vivem próximas às raízes ou no interior dos tecidos do vegetal, deste modo, implicam em<br />
141
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
diferenças na eficiência do processo de FBN, ou seja, na quantidade de nitrogênio<br />
disponibilizado às culturas (HARDARSON, 1993; CHI et al., 2005). Vogel et al. (2013)<br />
ressalta que apesar de não substituir totalmente as necessidades de nitrogênio exigidas<br />
pelas poáceas, a FBN para estas plantas é viável, pois auxilia na redução da quantidade de<br />
N a ser aplicado e assim contribui com a busca de sistemas de produção agrícola<br />
sustentável.<br />
Atualmente, os inoculantes nacionais são direcionados para várias culturas dentre<br />
elas a soja, o feijão, o milho e o trigo, entretanto, estas culturas apresentam bactérias<br />
fixadoras especificas, isto é, que demonstram melhor capacidade de fixação de N,<br />
melhorando o desempenho agronômico da cultura (HUNGRIA; VARGAS, 2000; GRAHAM;<br />
VANCE, 2000; HUNGRIA et al., 2010; VOGEL et al., 2013).<br />
Características gerais sobre inoculação<br />
Neste contexto, devido à importância da FBN, a inoculação de bactérias<br />
denominadas “diazotróficas” em sementes se tornou inovação tecnológica com ganhos<br />
econômicos pelo fato de promover em algumas áreas a redução total, parcial e/ou melhor,<br />
otimização do uso de fertilizantes nitrogenados para fabáceas e poáceas. Em soja, por<br />
exemplo, segundo o último levantamento realizado em 2000 a inoculação resulta em<br />
economia aproximada de 3 bilhões de dólares anuais ao país, quando se considera a<br />
recomendação técnica de 240 kg de N para produção 3.000 kg ha -1 (SMITH, 1992;<br />
HUNGRIA et al., 2000). Outro exemplo, Baldani et al. (2002) relatam que a inoculação em<br />
arroz, com redução parcial de 25% da necessidade de N para esta cultura, resultaria em<br />
economia de aproximadamente, 3 bilhões de reais/ano (custo médio da tonelada de uréia<br />
R$ 1.200,00), de um total de 10 milhões de toneladas de adubos nitrogenados consumidos<br />
anualmente para está cultura.<br />
Sobre os métodos em disponibilizar as bactérias no sistema, Goulart (1998); Hungria<br />
(2011) e Zilli et al. (2010a) descrevem que a inoculação sobre as sementes é a maneira<br />
mais eficiente e conveniente que permite introduzir as bactérias fixadoras de N para a<br />
superfície das sementes. Em fabáceas como soja e feijão, estas bactérias inoculadas irão<br />
infectá-la, promovendo a produção de nódulos no sistema radicular, de forma que a planta<br />
obtenha o nitrogênio necessário para o seu desenvolvimento, descrevendo como fixação<br />
simbiótica (HUNGRIA et al., 2000). Com relação a fixação em poáceas e cereais, a<br />
associação entre a bactéria diazotrófica e a planta é denominada comumente por fixação de<br />
N 2 associativa (KENNEDY et al., 2004). Apesar desta fixação não apresentar desempenho<br />
tão significativamente como a simbiose em fabáceas, está fixação pode se tornar<br />
importantes em termos globais quando considerar grandes extensões de áreas cultivadas<br />
142
Fey et al.<br />
com poáceas e cereais (MOREIRA et al., 2010). Dentro deste grupo podemos dividir em<br />
dois grupos de acordo com Baldani et al. (1997), podendo ser endofíticos facultativos<br />
(colonizam tanto a rizosfera como o interior das raízes) e os endofíticos obrigatórios<br />
(colonizam apenas o interior das raízes). Entretanto, os inoculantes utilizados comumente<br />
no mercado para disponibilizar bactérias associativas em poáceas destacam-se os<br />
endofíticos facultativos como o gênero Azospirillum.<br />
Vários veículos já foram testados com propósito de disponibilizar as bactérias sobre<br />
as sementes de maneira mais eficiente, sendo utilizados alguns minerais, resíduos<br />
industriais, além de polímeros naturais e sintéticos (DAZA et al., 2000; DENARDIN; FREIRE,<br />
2000; BEN REBAH et al., 2002; BEN REBAH et al., 2007; FERNANDES JÚNIOR et al.,<br />
2009). Entretanto, segundo Jardim Freire e Vernetti (1999) a utilização de inoculantes<br />
líquidos e turfosos vêm se apresentando como as formas mais eficientes e práticas em<br />
disponibilizar bactérias diazotróficas às plantas. Lupwayi et al. (2005) destacam ainda que a<br />
turfa é considerada o veículo mais adequado, pois possibilita a manutenção do número de<br />
bactérias viáveis, além de oferecer proteção física contra as adversidades do solo. No<br />
entanto, o uso de inoculantes líquidos se destaca devido à facilidade de aplicação em<br />
grandes culturas, facilitando a semeadura mecanizada (TITTABUTR et al., 2007;<br />
ALBAREDA et al., 2008; LUPWAYI et al., 2005).<br />
Zilli et al. (2010b) ressaltam que de acordo com a Legislação Brasileira, não há<br />
restrição quanto à utilização de nenhum material como veículo de inoculante no Brasil,<br />
desde que atenda as determinações técnicas do Ministério da Agricultura Pecuária e<br />
Abastecimento (MAPA), a qual determina que estes materiais devem apresentar no mínimo<br />
10 9 células viáveis por grama ou mililitro de produto até a data de seu vencimento, além de<br />
fornecer no mínimo 600.000 células por semente, sendo que pesquisas indicam benefícios<br />
na FBN de até 1.200.000 células por semente (SILVA; REIS, 2009; DENARDIN, 2010).<br />
Fixação biológica de nitrogênio em soja<br />
A soja (Glycine max (L.) Merrill) caracteriza-se por ser uma das culturas de maior<br />
impacto econômico no mundo, o que se deve principalmente à utilização de seus grãos pela<br />
agroindústria na produção de óleo vegetal, fabricação de rações para alimentação animal,<br />
indústria química e de alimentos (COSTA NETO; ROSSI, 2000). Segundo Hungria et al.<br />
(2001), o nitrogênio apresenta suma importância no desenvolvimento da cultura da soja,<br />
lembrando que os grãos são ricos em proteínas, apresentando teor médio de 6,5% de N.<br />
A FBN é uma característica importante por ser uma das fontes alternativas de<br />
aquisição do nitrogênio sustentável para a cultura da soja, onde o N 2 é convertido em NH 4<br />
pelas bactérias em simbiose às raízes da cultura (FRANCHE et al., 2009). No Brasil, as<br />
143
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
taxas de fixação biológica de nitrogênio são estimadas entre 109 a 250 kg ha -1 de N,<br />
equivalente entre 70% a 90% do N total acumulado pela planta de soja, podendo ser<br />
observado o fornecimento de até 94 % do N requerido pelas cultivares mais produtivas de<br />
soja, o que permite rendimentos superiores a 4.000 kg ha -1 (CAMPO; HUNGRIA, 1999;<br />
HUNGRIA et al., 2006). Entretanto, diversos fatores inerentes entre a cultura da soja e a<br />
bactéria afetam tais taxas, como os fatores físicos (temperatura, umidade, luz solar), e<br />
genéticos e/ou nutricionais (ligados a planta), além da capacidade das estirpes de competir<br />
e formar nódulo.<br />
Dentre os microrganismos capazes de realizar o processo de FBN destacam-se as<br />
bactérias do gênero Bradyrhizobium, as quais apresentam crescimento lento com tempo de<br />
geração entre 7 a 13 horas em meio alcalino (SAHGAL; JOHRI, 2003). Apresentam forma<br />
de bastonetes, são aeróbicas e Gram-negativas, necessitam de temperaturas entre 25 ºC a<br />
30 ºC para seu desenvolvimento, sendo capazes de induzir a nodulação em leguminosas<br />
tropicais e temperadas (ZAKHIA; LAUJUDIE, 2001; WILLEMS, 2006). Lopes et al. (1976) já<br />
afirmavam na década de 1970 que este gênero se destaca, pois a soja apresenta alto grau<br />
de especificidade em relação à bactéria que ela se associa, nodulando normalmente apenas<br />
com a Bradyrhizobium japonicum e Bradyrhizobium elkanii.<br />
As bactérias fixadoras N pertencentes ao grupo simbiótico se diferenciam de outras<br />
bactérias diazotróficas, tais como as associativas e vida livre, devido a sua capacidade de<br />
formar nódulos (SANTOS; REIS, 2008). Inicialmente, no solo ocorre troca de sinalizações<br />
entre a planta e a bactéria hospedeira, na qual a planta libera compostos flavonóides pelos<br />
exsudatos das raízes, induzindo o rizóbio à expressão de “operons” contendo genes “nod”<br />
de forma altamente seletiva (AUSMEES et al., 2004). Estes genes codificam enzimas de<br />
biossíntese e liberam fatores “Nod”, os quais são essenciais para o processo de infecção,<br />
atuando no reconhecimento da planta e da bactéria (LÓPEZ-GARCÍA et al., 2002;<br />
GRESSHOFF, 2003). Hungria et al. (2007) definem este processo de forma mais<br />
simplificada, afirmando que ocorre um reconhecimento específico entre a bactéria e a planta<br />
hospedeira, ocasionando a invasão dos rizóbios no tecido vegetal, resultando assim na<br />
formação dos chamados nódulos.<br />
De acordo com Fred et al. (1932) e Hungria et al. (2000) entre as décadas de 1930 a<br />
1980 as bactérias que apresentavam alta capacidade em nodular a soja eram nomeadas de<br />
Rhizobium japonicum. Entretanto, estas estirpes diferiam-se dos demais rizóbios por<br />
apresentar crescimento lento e reação alcalina em meio de cultura que continha manitol<br />
como fonte de carbono (CHUEIRE et al., 2003). Posteriormente, em 1982, diferenças<br />
genéticas, bioquímicas e fisiológicas entre as diferentes estirpes deste grupo promoveram<br />
nova classificação, reclassificando as bactérias com alta capacidade de fixação em soja<br />
144
Fey et al.<br />
para Bradyrhizobium japonicum (JORDAN, 1982; KUYKENDALL et al.,1992), mais<br />
recentemente, com a descoberta de mais uma espécie, foram reclassificadas como<br />
Bradyrhizobium japonicum e Bradyrhizobium elkanii (BARBARO et al., 2014).<br />
Atualmente, dentre as espécies utilizadas em inoculantes comerciais com<br />
capacidade de nodular a soja e desencadear o processo de FBN, destacam-se a<br />
Bradyrhizobium japonicum com estirpes relacionadas ao Grupo I e Bradyrhizobium elkanii<br />
com estirpes pertencentes ao Grupo II (KUYKENDALL et al., 1992). Ainda segundo estes<br />
autores, as estirpes apresentam metabolismo diferenciado entre si, podendo influenciar na<br />
quantidade de N fixado e acúmulo de matéria seca pela leguminosa.<br />
No Brasil, atualmente dentre as estirpes utilizadas como inoculante, destacam-se na<br />
espécie Bradyrhizobium japonicum as estirpes Semia 5079: CPAC 15 e Semia 5080:<br />
CPAC 7, enquanto na espécie Bradyrhizobium elkanii são destacadas as estirpes Semia<br />
587 e Semia 5019 (HUNGRIA; VARGAS, 2000; CHUEIRE et al., 2003). Entretanto, apesar<br />
do gênero Bradyrhizobium apresentar alta capacidade de fixação de N 2 , existe grande<br />
variabilidade entre as espécies e estirpes que nodulam a soja quando é avaliado a eficiência<br />
no processo simbiótico, bem como a capacidade em competir com bactérias já<br />
estabelecidas no solo (ARAÚJO; HUNGRIA, 1999). Minamisawa et al. (1993) destacam que<br />
a espécie Bradyrhizobium japonicum tende a apresentar maior competitividade quando<br />
comparado a Bradyrhizobium elkanii.<br />
Hungria et al. (1998) afirmam que a B. japonicum, além de apresentar maior<br />
nodulação e elevada taxa na fixação de N 2 , tende a promover maior rendimento às culturas<br />
quando comparado a estirpes de Bradyrhizobium elkani. No entanto, vale ressaltar que a<br />
competitividade entre espécies de bactérias pode sofrer influência de diversos fatores<br />
externos. Suzuki et al. (2014) verificam que as estirpes de Bradyrhizobium japonicum<br />
apresentam alta infecção e dominância nos nódulos por solos com baixas temperaturas (17<br />
a 23 ºC), demonstrando efeito inverso a Bradyrhizobium elkanii, a qual apresenta melhor<br />
adaptação em solos com altas temperaturas (27 a 33 ºC).<br />
Apesar de haver diferenças em eficiência entre as duas espécies, vários benefícios<br />
podem ser relatados com a utilização de B. japonicum e B. elkanii quando utilizados em<br />
ação conjunta. De acordo com Araújo e Hungria (1999), em áreas com ausência desta<br />
bactéria, a inoculação com estirpes de B. japonicum e B. elkanii além de aumentar o número<br />
de nódulos em diferentes estádios vegetativos, promove maior rendimento e acúmulo de N<br />
nos grãos. Tais condições demonstram assim alta capacidade em fixar nitrogênio, com<br />
valores variando de 102,9 kg de N ha -1 a até 300 kg de N ha -1 , dependendo do manejo<br />
empregado, podendo assim substituir a utilização de fertilizante nitrogenado para a cultura<br />
da soja (SMITH; HUME, 1987; HAROLD; FUDI, 1992; ALVES et al., 2006).<br />
145
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
Alguns estudos vêm demonstrando resultados satisfatórios, a exemplo de Pereira et<br />
al. (2010b) que destacam a inoculação como sendo capaz de influenciar de maneira positiva<br />
características como a massa de matéria seca de raiz, altura da planta e produtividade da<br />
soja. Sendo que em seus estudos foi constatado que a FBN supriu totalmente a<br />
necessidade de nitrogênio exigida pela cultura. Embora em algumas situações tenha sido<br />
observado que a aplicação de fertilizantes gera aumento na produtividade de grãos,<br />
podendo chegar a 300 kg ha -1 , estudos demonstram que ainda é economicamente inviável a<br />
aplicação de nitrogênio na cultura da soja devido ao custo e benefício (PETTER et al.,<br />
2012). Deste modo, verifica-se que a aplicação de nitrogênio suplementar não apresenta<br />
benefícios econômicos que viabilizem a sua utilização no Brasil (ALVES et al., 2006;<br />
MENDES et al., 2008), pelo contrário, prejudica a FBN (RUSCHEL et al., 1974; HUNGRIA;<br />
VARGAS, 2000; MERCANTE; FRANCO, 2000; FAGAN et al., 2007; HUNGRIA et al., 2007;<br />
FERNANDES JÚNIOR; REIS, 2008; BORTOLAN et al., 2009; DASTMALCHI;<br />
DHAUBHADEL, 2014).<br />
Não somente no Brasil já é comprovado que a utilização de bactérias fixadoras de N 2<br />
permite a não utilização de nitrogênio via adubação, mas também em outros países como a<br />
Grécia já foi verificado que o rendimento da soja não é afetado pela adubação nitrogenada<br />
em áreas onde as bactérias já se estabeleceram (SIMONIS; SETATOU, 1996). Hoque<br />
(1993) ao estudar este efeito em regiões de Bangladesh encontrou resultados<br />
demonstrando que a utilização de inoculante contendo bactérias do gênero Bradyrhizobium<br />
promoveu aumento de 113% sobre rendimento da soja, em comparação a 49% de aumento<br />
com utilização de uréia; deste modo, concluiu que a inoculação substitui totalmente a<br />
necessidade de adubação nitrogenada (HOQUE, 1993). Segundo Alves et al. (2003), a<br />
utilização de estirpes de Bradyrhizobium adequadas pode promover um sistema de FBN<br />
eficiente, na qual as tentativas de aumento da produção através da adição de fertilizante<br />
nitrogenado quase nunca são bem sucedidas.<br />
Além da utilização de fertilizantes nitrogenados sobre a cultura da soja não beneficiar<br />
economicamente o produtor, quando as sementes são inoculadas com bactérias B.<br />
japonicum e B. elkanii, a utilização demasiada deste fertilizante ainda pode proporcionar<br />
prejuízos à planta (ALBAREDA et al., 2009), como menor nodulação (YOUNG et al., 1988).<br />
Segundo Hungria et al. (1998) a soja dispõe de grande quantidades de N fornecida via FBN,<br />
sendo suficientes para seu completo desenvolvimento e produção satisfatória.<br />
Ocasionalmente, observa-se que entre 10 a 12 dias após a emergência (DAE) a<br />
cultura apresenta folhas com sinais de deficiência de N, pois nesta fase, as reservas<br />
nutritivas das sementes estão sendo utilizadas na formação dos nódulos; constatação que<br />
levou alguns estudos a sugerirem uma dose inicial de fertilizante nitrogenado ("dose de<br />
146
Fey et al.<br />
arranque") para auxiliar a planta a estabelecer mais rapidamente e, eventualmente, resultar<br />
em rendimentos mais elevados, entretanto, esta dose inicial não apresenta efeito<br />
significativo sobre o rendimento e a qualidade dos grãos (ALVES et al., 2003).<br />
Segundo Ruschel et al. (1974) o efeito antagônico promovido pela utilização de N<br />
mineral sobre a nodulação e a fixação N 2 ocorre devido à redução na disponibilidade de<br />
oxigênio para respiração nodular e da limitação de carboidratos ao metabolismo do nódulo.<br />
Isto se deve provavelmente pela presença de nitrato e nitrito acumulado sobre os nódulos,<br />
os quais podem inibir a fixação de nitrogênio e diminuem a atividade da nitrogenase,<br />
reduzindo a disponibilidade de energia ao bactérióide (FAGAN et al., 2007). Da mesma<br />
forma pode ocorrer ainda a redução da exsudação de flavonóides, sendo que estes são<br />
responsáveis pela sinalização para a infecção da bactéria (FERNANDES JÚNIOR; REIS,<br />
2008; DASTMALCHI; DHAUBHADEL, 2014). Segundo Mercante e Franco (2000) e Bortolan<br />
et al. (2009) destacam a presença elevada de amônio como a principal responsável por<br />
reprimir a indução do gene “nodD” e genes “nodABC”. Esta menor indução destes genes<br />
tende a reduzir a fixação de nódulos, e assim consequentemente refletir em baixo<br />
rendimento das plantas (HUNGRIA; VARGAS, 2000; HUNGRIA et al., 2007).<br />
De fato, experimentos realizados por Hardarson et al. (1984) evidenciaram que a<br />
utilização de fertilizante nitrogenados, precisamente com doses altas, em torno de<br />
100 kg ha -1 de N, resultam em menor fixação de N 2 pelas bactérias quando comparado a<br />
doses menores, com 20 kg ha -1 de N.<br />
Outro fator promovido pela utilização de fertilização nitrogenada é a redução no<br />
número de nódulos, sendo que, autores como Young et al. (1988) observaram baixa<br />
formação de nódulos em plantas de soja quando estas foram associadas a adubação<br />
nitrogenada. Abdel Wahab e Abd-Alla (1996) avaliando o efeito das diferentes doses de<br />
fertilizantes nitrogenados (0; 16; 32; 64 e 128 kg ha -1 N) sobre duas cultivares de soja,<br />
verificaram que a nodulação e o crescimento da planta aumentou significativamente a<br />
medida que o N foi aplicado em doses baixas. Resultados semelhantes foram encontrados<br />
por Novo et al. (1999), que mencionam a adubação nitrogenada como capaz de afetar<br />
negativamente o processo de nodulação e a fixação simbiótica de nitrogênio.<br />
Deste modo, verifica-se que a inoculação da soja proporciona melhor relação<br />
custo/benefício que a adubação com fertilizantes sintéticos, aumentando a produção de<br />
grãos, e consequentemente elevando a competitividade da soja brasileira no agronegócio<br />
internacional (MENDES, 2007).<br />
147
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
Fixação biológica de nitrogênio em feijão<br />
O Brasil é o terceiro maior produtor e também o maior consumidor de feijão<br />
(Phaseolus vulgaris) do mundo, tendo o estado do Paraná como maior produtor nacional<br />
(CONAB, 2014). As sementes ou grãos desta espécie se caracterizam como importante<br />
fonte de proteína vegetal e de minerais, fazendo com que o feijão seja o alimento básico<br />
para a população brasileira (MAPA, 2014).<br />
Em um contexto geral, a utilização de inoculante do grupo rizóbio em plantas<br />
leguminosas pode ser uma alternativa na substituição do nitrogênio devido à capacidade de<br />
realizar a fixação biológica tal qual ocorre na soja (VLASSAK et al., 1996). Entretanto,<br />
autores como Melo et al. (2010) e Zilli et al. (2008) destacam que apesar de o feijão<br />
apresentar ampla capacidade de FBN, não são observados efeitos a campo com a utilização<br />
de inoculantes. Neste sentido muitos fatores justificam a queda de desempenho das<br />
bactérias fixadoras associadas a esta planta, principalmente relacionado ao baixo aporte<br />
tecnológico e à baixa especificidade na nodulação que comprometem a eficiência e sucesso<br />
da FBN em feijão.<br />
Segundo Melo e Zilli (2009), diversas bactérias do gênero Rhizobium e dos gêneros<br />
Azorhizobium, Burkholderia, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Sinorhizobium, dentre outros,<br />
apresentam capacidade em nodular e estabelecer simbiose com o feijão. Deste modo, a<br />
baixa especificidade desta planta em selecionar bactérias simbiontes, destaca-se como o<br />
fator limitante na exploração tecnológica da FBN, uma vez que as bactérias com baixa<br />
capacidade de nodular e em grande proporção numérica no solo já estão estabelecidas.<br />
Consequentemente este mecanismo podem fazer com que ocorra competição pelos sítios<br />
ativos da planta, o que é refletido na eficiência da inoculação e na produção final (HARA;<br />
OLIVEIRA, 2007).<br />
A espécie recomendada para produzir inoculantes para cultura do feijoeiro produzido<br />
no Brasil é o Rhizobium tropici, o qual apresenta elevada adaptação nas condições dos<br />
solos tropicais, demonstrando resistência a altas temperaturas, acidez do solo e elevada<br />
competitividade. Ou seja, apresenta capacidade de formar grande quantidade de nódulos no<br />
feijão e apresentar dominância sobre rizóbios nativos presente no solo (MARTINEZ-<br />
ROMERO et al., 1991; VLASSAK et al., 1996; HUNGRIA et al., 2003). Castellane e Lemos<br />
(2007) citam que dentre as estirpes de Rhizobium tropici comercializadas na forma de<br />
inoculante destacam-se a SEMIA 4077 (CIAT 899) e SEMIA 4080 (PRF 81), sendo que<br />
estas não se diferenciam entre si em relação à produtividade e número de nódulos. No<br />
entanto, segundo Ferreira et al. (2000) outras estirpes como a CIAT 899 apresentam bom<br />
desempenho na nodulação.<br />
148
Fey et al.<br />
O uso de Rhizobium tropici pode resultar em vários benefícios sobre rendimento em<br />
plantas de feijão, podendo em algumas situações aumentar a produtividade em até 35%,<br />
equivalente a uma aplicação de 50 kg ha -1 de N mineral (MARTINS et al., 2003). Novo et al.<br />
(1999) e Hungria e Vargas (2000) relatam que a nodulação nas raízes em fabáceas<br />
apresenta alta capacidade em suprir totalmente ou parcialmente a necessidade de N pelas<br />
plantas. Entretanto, conforme a quantidade de N mineral aplicado sobre as áreas com a<br />
cultura do feijão inoculadas com Rhizobium tropici. Este nutriente pode influenciar sobre a<br />
eficiência da inoculação e afetar a FBN, consequentemente prejudicando a simbiose plantabactéria<br />
e comprometendo a produção devido ao efeito negativo do N mineral sobre a<br />
nodulação (BASSAN, 2001; ROMANINI JÚNIOR et al., 2007).<br />
De acordo com Pinto et al. (2007), apesar da utilização de inoculante contendo<br />
Rhizobium tropici sobre a cultura do feijoeiro não substituir totalmente a necessidade de N<br />
requerida pela cultura, sua utilização pode melhorar o aproveitamento total do nitrogênio.<br />
Pelegrim et al. (2009) descreve que o uso de Rhizobium tropici das estirpes SEMIA 4077 e<br />
CIAT 899 acrescida de 20 kg ha -1 de N apresenta produção equivalente quando comparado<br />
em áreas com 160 kg ha -1 de N com apenas bactérias nativas, isto é, possibilita a redução<br />
de 140 kg ha -1 de N, sem alteração no rendimento, proporcionando acréscimo na receita<br />
liquida do produtor.<br />
Araújo et al. (2007) destacam que a utilização de Rhizobium tropici sem presença de<br />
N mineral, além de reduzir em 100 kg ha -1 a necessidade de adubação nitrogenada sem<br />
alterar o rendimento produtivo, promove maior fixação de N e maior número e massa de<br />
nódulo por planta quando comparado com a utilização de somente N mineral, ressaltando<br />
ainda que os melhores desempenhos sobre o comprimento de vagem, número de grãos por<br />
vagem e número de vagens por planta foram obtidos na ausência ou baixa disponibilidade<br />
de N mineral.<br />
Ressalta-se que para ocorrer o sucesso da FBN na cultura do feijão, em especial a<br />
realizada pela bactéria Rhizobium tropici, é necessário avaliar fatores externos para<br />
promover ambiente propício ao desenvolvimento deste rizóbio, como acidez do solo<br />
(CAMPANHARO et al., 2010), temperatura (FERREIRA et al., 2000), N mineral (MOURA et<br />
al., 2009), dentre outros.<br />
Fixação biológica em monocotiledôneas<br />
Martins et al. (2000) descreveram que em condições edafoclimaticas satisfatórias, a<br />
fertilidade é considerada o fator mais determinante na produção agrícola, sendo que o<br />
nitrogênio é o mineral mais consumido pelas espécies pertencentes à família Poaceae<br />
(BODDEY et al., 1998). Este elemento participa em praticamente todo o metabolismo das<br />
149
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
plantas, principalmente na composição de aminoácidos, proteínas, aminas, amidas, purinas,<br />
alcalóides, coenzimas, vitaminas e pigmentos, além de interferir diretamente na fotossíntese<br />
(BUSTAMANTE et al., 2006; MALAVOLTA, 1980).<br />
Por outro lado, o N é o elemento com maior abundância na atmosfera, compondo<br />
78% do total dos gases, estando em forma predominante em N 2. Chi et al. (2005) destacam<br />
que em fabáceas ocorre à formação de estruturas denominadas nódulos, na qual se<br />
procede a fixação biológica de nitrogênio por bactérias simbióticas, deste modo, ocorre a<br />
quebra de N 2 para NH 4 , elemento assimilável pela planta (HUNGRIA et al., 2007; FRANCHE<br />
et al., 2009). No entanto, segundo Hungria (2011), o mecanismo de fixação biológica em<br />
gramíneas é diferenciado por ser formado de bactérias endofíticas ou associativas, nas<br />
quais o complexo dinitrogenase promove a conversão do N 2 em amônia. No entanto,<br />
quando comparado às bactérias simbióticas, as associativas excretam somente parte do<br />
nitrogênio fixado diretamente para a planta associada, deste modo, é importante salientar<br />
que o processo de fixação biológica por estas bactérias consegue suprir apenas parte da<br />
necessidade de N pela planta, sendo necessária adubação nitrogenada complementar.<br />
Ressalta-se que a aplicação de fertilizantes nitrogenados se desponta como a<br />
alternativa mais utilizada em grande escala para disponibilizar N às plantas, no entanto,<br />
geralmente apresenta custo elevado (SANCHEZ, 1982; NOTTON, 1998). Visando maximar<br />
a produção agrícola e reduzir os custos com adubação nitrogenada, o uso de insumos<br />
biológicos especialmente com bactérias diazotróficas, torna-se alternativa viável,<br />
promovendo redução do impacto ambiental e auxiliando na sustentabilidade do sistema<br />
agrícola (BASHAN; BASHAN, 2005; HUNGRIA et al., 2007).<br />
Hungria (2011) destaca que as bactérias promotoras de crescimento de plantas se<br />
caracterizam por apresentarem capacidade de colonizar a superfície de raízes, rizosfera e<br />
tecidos internos dos vegetais, apresentando benefícios à cultura. Atualmente, dentre os<br />
estudos encontrados a respeito de bactérias com capacidade de se associar com poáceas,<br />
prevalece o gênero Azospirillum, especialmente a espécie Azospirillum brasilense.<br />
O gênero Azospirillum é caracterizado por conter bactérias gram-negativas, de vida<br />
livre, metabolismo de carbono e nitrogênio bastante versáteis, alta competitividade durante<br />
os estágios de colonização, e por utilizarem para seu metabolismo fontes de nitrogênio<br />
como amônia, nitrato, nitrito, nitrogênio molecular e aminoácidos. Desta forma, por ser<br />
considerado uma bactéria endofítica facultativa, disponibilizam nitrogênio tanto para o solo,<br />
quanto no interior da planta, além de apresentar ótimo desenvolvimento com temperaturas<br />
variando entre 28 e 41 ºC (ECKERT et al., 2001; TRENTINI, 2010).<br />
Dentre as espécies pertencentes a este grupo, Hungria et al. (2010) destacam a<br />
espécie Azospirillum brasilense por apresentar maior variedade de estudos, uma vez que<br />
150
Fey et al.<br />
esta bactéria apresenta resultados satisfatórios quando associados a plantas da família<br />
poáceae. Estudos mostram que o uso desta bactéria associada a pequenas doses de<br />
nitrogênio tem demonstrado alta eficácia tanto em relação a aspectos morfológicos quanto<br />
em produtividade, com resultados semelhantes a tratamentos com altas doses de nitrogênio<br />
(VOGEL et al., 2013). Segundo Hungria (2011) estima-se que a inoculação de Azospirillum<br />
possa resultar em uma economia de 2 bilhões de dólares por ano, sendo que as estirpes<br />
AbV5 e AbV6 da espécie A. brasilense se destacam como as mais utilizadas em inoculantes<br />
comerciais com capacidade de fixar nitrogênio em poáceas, conforme demonstrado com<br />
pesquisas em milho (SAIKIA et al., 2007; REIS JUNIOR et al., 2008; HUNGRIA et al., 2010;<br />
BRACCINI et al., 2012), trigo (SANTA, et al., 2008; PICCINI et al., 2011; PICCINI et al.,<br />
2013), arroz (EL-KHAWAS; ADACHI, 1999; KUSS et al., 2007b; SABINO et al. (2012) e<br />
pastagens (OLIVEIRA et al., 2007; GUIMARÃES et al., 2011a).<br />
A espécie Azospirillum brasilense tem demonstrado resultados satisfatórios, pois<br />
quando presentes em quantidades apropriadas promovem a produção de ácido indolacético<br />
(AIA), giberilinas e citocininas que estimulam o crescimento vegetal, principalmente<br />
no sistema radicular da planta (TIEN et al. 1979; REIS JUNIOR et al., 2008; VOGEL et al.,<br />
2013). De acordo com Okon e Labandera-Gonzalez (1994), Dobbelaere et al. (1999) e<br />
Perin et al. (2003), a produção de hormônios vegetais estimula modificações em algumas<br />
características morfológicas da raiz, promovendo aumento no comprimento e ramificação<br />
do sistema radicular, e ainda melhorias na formação de pêlos radiculares e na taxa de<br />
raízes secundárias, refletindo no aumento da área superficial da raiz, e desta forma,<br />
refletindo na arquitetura da planta e na produtividade final.<br />
Para Cavallet et al. (2000) a busca por elevado rendimento na cultura do milho, faz<br />
com que seja necessário alta dose de insumos, principalmente no que se refere a adubos<br />
nitrogenados. Logo, o uso de inoculantes a base de A. brasilense se destaca devido aos<br />
benefícios advindos sobre o desenvolvimento desta planta, no que se refere principalmente<br />
a sua arquitetura e produtividade (BRACCINI et al., 2012). Atualmente, a interação entre<br />
esta bactéria e a cultura do milho tem demonstrado vários resultados positivos relacionados<br />
ao aumento da matéria seca, maior porte, elevada produtividade e maior acúmulo de<br />
nitrogênio, maior absorção de nutrientes e água, além de apresentar maior tolerância a<br />
estresses de maneira geral (REIS JUNIOR et al., 2008; DOBBELAERE et al., 2001 e 2003;<br />
BASHAN et al., 2004; WAGATSUMA et al., 2012).<br />
Segundo Hungria et al. (2010) referente ao rendimento de grãos, o uso A. brasilense<br />
demonstra promover aumento de 16% a 30% na cultura do milho, além que Cavallet et al.<br />
(2000) relatam aumento de 17% na produtividade de grãos de milho com a inoculação, ou<br />
seja, passando de 5211 kg ha -1 para 6067 kg ha -1 , promovendo ainda aumento de 16% no<br />
151
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
comprimento médio das espigas. A ação da bactéria promove melhor aproveitamento deste<br />
mineral, demonstrado aumento de 24% a 30% na produtividade de milho com o uso de A.<br />
brasilense e nitrogênio em comparação à adubação nitrogenada isolada, podendo elevar o<br />
rendimento de 662 a 823 kg ha -1 quando utilizada a mesma dose de N com inoculante<br />
(FERREIRA et al., 2013).<br />
No entanto, Hungria (2011) relata que tais resultados benéficos mencionados<br />
anteriormente vão além da simples fixação biológica de nitrogênio, sendo reflexos do<br />
aumento da superfície sistema radicular da planta, o que se deve à inoculação. Pois, além<br />
de modificar a morfologia da planta, promove aumento nas radicelas e do diâmetro das<br />
raízes laterais e adventícias, promovendo aumento no volume de substrato explorado<br />
(CAVALLET et al., 2000; SAIKIA et al., 2007).<br />
Na cultura do trigo, o nitrogênio é o macronutriente mais limitante na produtividade,<br />
pois afeta claramente o número de perfilhos, além de ser essencial na fase de formação dos<br />
nós durante o estágio de alongamento (SALA et al., 2007). A utilização de A. brasilense em<br />
trigo demonstra vários benefícios, principalmente visando à redução na aplicação de<br />
nitrogênio. Mendes et al. (2011) e Piccinin et al. (2011) verificam que o uso da bactéria em<br />
trigo via tratamento de sementes apresenta eficiência agronômica satisfatória,<br />
principalmente visando a redução parcial de adubação nitrogenada em cobertura. Tais<br />
autores relatam que a inoculação demonstrou capacidade de reduzir em 50% a necessidade<br />
de N em cobertura, apresentando ainda maior produtividade quando comparado a dose de<br />
100 kg ha -1 N; de fato, os melhores resultados foram obtidos com 50 kg ha -1 N associado à<br />
bactéria diazotrófica A. brasilense.<br />
Estes resultados reforçam a hipótese da confirmação de que a inoculação com A.<br />
brasilense na cultura do trigo tem capacidade de reduzir parcialmente a necessidade de N<br />
em cobertura sem alterar as características produtivas (PICCININ et al., 2013a; VOGEL et<br />
al., 2013). Independente do tipo de inoculante utilizado (líquido ou turfoso) quando seu uso é<br />
associado à dose parcial de N, tem sido observado maior peso hectolitro dos grãos, com<br />
valores acima de 78 kg hL -1 (PICCININ et al., 2013b). Tais condições ressaltam que este<br />
valor enquadra o trigo como do tipo 1, maior valor na comercialização (COSTA et al., 2008).<br />
Estudos demonstram que a inoculação de A. brasilense promove aumento no<br />
acúmulo de N no grão, altura da planta, área foliar e massa seca da parte aérea,<br />
proporcionando maior produtividade, especialmente na presença de N do fertilizante em<br />
dose parcial a recomendada para a cultura (SANTA et al., 2004; SALA et al., 2007;<br />
DARTORA et al., 2013). Tais resultados obtidos com o uso de inoculante para poáceas são<br />
satisfatórios, pois a fixação biológica por bactérias promotoras de crescimento, além de<br />
fornecer maiores quantidades de N a planta, elevam a área fotossintética e proporcionam<br />
152
Fey et al.<br />
aumento na quantidade de reservas acumuladas para translocação e enchimento de grãos<br />
(ASSENG; VAN HARWAARDEN, 2003).<br />
Outro fator que pode afetar beneficamente a estrutura da planta é o aumento do<br />
sistema radicular ocasionado pelo A. brasilense (VOGEL et al., 2013). Tal fato é explicado<br />
devido a estes microrganismos apresentarem elevada capacidade em estimular aumento da<br />
densidade e no comprimento de raiz, além de influenciarem na taxa de aparecimento de<br />
raízes laterais, proporcionando maior área de contato (RADWAN et al., 2004). Egorenkova<br />
et al. (2000) descrevem que durante os estágios iniciais de colonização das células de A.<br />
brasilense, verifica-se que a adsorção das cepas aos pêlos radiculares é maior nas<br />
primeiras horas após a infecção. Este processo reflete em rápido estabelecimento da<br />
bactéria na superfície do sistema radicular desta planta, acarretando em alterações<br />
benéficas nos primeiros estádios de desenvolvimento. Consequentemente, potencializa o<br />
aproveitamento de água e nutrientes, refletindo em maior desempenho da planta (BALDANI<br />
et al., 1997).<br />
Para cultura do arroz, a utilização de A. brasilense demonstra elevado potencial para<br />
fixação biológica de N, contribuindo em para o desenvolvimento da planta, tais como<br />
germinação, incremento no número de perfílhos, aumento no comprimento da parte aérea,<br />
comprimento radicular (VALAZCO; CASTRO, 1999; RAMAMOORTHY et al., 2000; KUSS et<br />
al., 2007a). Curá et al. (2005) verificaram efeitos positivos com a inoculação, sendo que aos<br />
20 DAS ocorreu aumento na produção de massa verde e seca de arroz associado à<br />
bactéria. Sabino et al. (2012) relatam que a inoculação associada a 50 kg ha -1 de nitrogênio<br />
proporcionou maiores acúmulos de biomassa em plântulas de arroz.<br />
Com relação à produtividade, o uso de A. brasilense tem demonstrado ser alternativa<br />
promissora para o arroz, sendo que em determinadas situações ocorre aumento nos<br />
rendimentos entre 34% e 80% quando comparado a sua ausência da inoculação (EL-<br />
KHAWAS; ADACHI, 1999). Kuss et al. (2007b) verificaram que a utilização desta bactéria<br />
com ausência de nitrogênio teve maior produção comparado ao tratamento com 120 kg ha -1<br />
de N, reduzindo em até 100% a necessidade da adubação nitrogenada. De acordo com<br />
estes mesmos autores, se a inoculação suprir 20% da necessidade de fertilizante<br />
nitrogenado nas áreas de orizícola, a redução dos custos com uréia é de R$ 40,80 ha -1<br />
(equivalente a US$ 18,05 ha -1 ), sendo que o custo relacionado ao inoculante (R$ 6,50 ou<br />
US$ 2,87). Desta forma, se obtém lucro líquido de R$ 34,30 ha -1 (US$ 15,17 ha -1 ). Estas<br />
informações colaboram com Bashan (1999), os quais citam que o uso de A. brasilense na<br />
cultura do arroz pode reduzir os gastos da produção.<br />
Em relação às pastagens forrageiras, ocorrem benefícios com o uso de A.<br />
brasilense, de forma que esta bactéria fornece incremento aproximado de 40 kg N ha -1 ano -1<br />
153
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
e aumento na matéria seca (MS) em estudos realizados sobre as espécies Pennisetum<br />
americanum, Panicum maximum e Digitaria decumbens (OKON; LABANDERA-GONZALES<br />
1994). Fallik e Okon (1996) e Itzigsohn et al. (2000) destacam aumento no crescimento da<br />
panícula e na MS de espécies forrageiras. Em estudos buscando o efeito desta bactéria<br />
sobre pastagem de Panicum maximum, Bouton e Zuberer (1979) relatam que aos 24 dias<br />
após a inoculação as plantas apresentaram maior quantidade de massa seca, com valores<br />
de 4,18 g planta -1 , demonstrando este ser superior quando comparado aos 3,04 g planta -1 do<br />
tratamento controle.<br />
Oliveira et al. (2007) avaliando a utilização de inoculante em Brachiaria brizantha cv.<br />
Marandu verificaram que somente inoculação apresentou desempenho superior quando<br />
comparado à ausência de inoculante e de N. Estes resultados proporcionaram assim<br />
aumento prolongado no pastoreio e elevando o perfilhamento nos estágios iniciais da<br />
forrageira sem necessidade de recorrer a altas taxas de fertilizantes. O uso da bactéria<br />
diazotrófica além de promover aumento na altura das pastagens quando comparado às<br />
plantas com ausência da bactéria, demonstrou aumento em torno de 10% nos níveis de N<br />
nas folhas (GUIMARÃES et al., 2011a; GUIMARÃES et al., 2011b).<br />
Fatores envolvidos no desempenho das bactérias fixadoras de nitrogênio<br />
Acidez do solo<br />
Em grande parte dos solos brasileiros, especialmente em regiões tropicais, os<br />
elevados índices pluviais fazem com que ocorra lixiviação de cátions solúveis em água,<br />
principalmente de cálcio (Ca), magnésio (Mg) e potássio (K). A alta concentração de H +<br />
oriundo da mineralização por microrganismos associado com a retirada de cátions via<br />
lixiviação promove a liberação de alumínio (Al), manganês (Mn) e ferro (Fe). Estes então<br />
ficam retidos nas cargas negativas do solo, proporcionando condições de acidez (MARSH;<br />
GROVE, 1992; ECHART; CAVALLI-MOLINA, 2001; TANG et al., 2003). Watkin et al. (2000)<br />
destaca que a acidez do solo pode influenciar negativamente o desenvolvimento das<br />
plantas, bem como no desempenho de bactérias fixadoras de nitrogênio, uma vez que as<br />
bactérias microssimbiontes e associativas são sensíveis aos reflexos promovidos pela ação<br />
do pH.<br />
O baixo pH além de restringir na produtividade da soja, afeta negativamente a<br />
sobrevivência e o crescimento das bactérias diazotróficas (CLINE; KAUL, 1990). Segundo<br />
Lapinskas (2007) vários trabalhos mostram correlação entre as bactérias diazotróficas e o<br />
pH do solo, sendo que em um contexto geral, solos com pH em torno de 5,0 a 6,5<br />
apresentam boa eficiência no desenvolvimento de bactérias fixadoras. Entretanto, vale<br />
154
Fey et al.<br />
salientar que alterações bruscas no pH do solo afetam diretamente sobre a fixação biológica<br />
de nitrogênio por bactérias.<br />
De acordo com Indrasumunar et al. (2011) e Taylor et al. (1991), na cultura da soja o<br />
pH entre 5,0 a 6,8 apresenta amplo desenvolvimento das estirpes de Bradyrhizobium spp.,<br />
Neste sentido, a queda do pH pode ocasionar diminuição do crescimento de algumas<br />
estirpes simbióticas, na qual o pH 4,5 promove redução no número de determinadas<br />
estirpes. Deste modo, pode ser observada menor capacidade de nodulação. Tal fator se<br />
deve a interferência das altas concentrações de íons H + na troca de sinais moleculares entre<br />
as bactérias simbióticas e a estrutura radicular da planta (HUNGRIA; VARGAS, 2000).<br />
Segundo Hungria e Stacey (1997) os solos com pH baixo cultivado com soja e feijão<br />
apresentam menor produção do gene “Nod” quando comparado à áreas com pH 5,8.<br />
Além da acidez ser problema complexo para FBN devido a elevada presença de íons<br />
H + , a redução do pH para valores menores que 5 promove toxidez por Fe e Al (TANG et al.,<br />
2003). Segundo Echart e Cavalli-Molina (2001), elevada concentração de Al 3+ atua como<br />
forte inibidor da simbiose, pois sua ação tóxica promove inibição do crescimento radicular da<br />
planta, na qual há redução das raízes e dos pêlos radiculares, o que afeta diretamente o<br />
processo de infecção e formação de nódulos.<br />
Uma das alternativas eficientes de diminuição da acidez do solo é a prática da<br />
calagem, a qual além de elevar o pH, disponibiliza maior quantidade de Ca para as plantas e<br />
bactérias (JORIS et al., 2013). Em contexto amplo, a calagem também é capaz de reduzir a<br />
toxicidade de Al e Mn, bem como aumentar a disponibilidade de Ca (CAIRES et al., 2004).<br />
Segundo Idrasumunar et al. (2011) esta prática de manejo além de proporcionar maior<br />
produtividade, aumenta o número de nódulos e massa fresca na planta. Silva et al. (2002)<br />
verificam que a calagem promove maior simbiose em plantas de soja, aumentando a<br />
quantidade e o número de nódulos. Entretanto, o mesmo autor ressalva que níveis elevados<br />
de calcário podem apresentar efeito prejudicial sobre a simbiose, indicando necessidade de<br />
controle da calagem, preferencialmente parcelando doses elevadas em diferentes épocas<br />
de aplicação.<br />
Tratamento de sementes<br />
O tratamento de sementes com fungicidas e inseticidas se caracteriza como prática<br />
que visa assegurar o estabelecimento da cultura mediante controle de patógenos e insetospraga<br />
(MACHADO, 2000; BRADLEY, 2008). Entretanto, apesar dos benefícios advindos<br />
desta tecnologia, o tratamento de sementes associado à inoculação com bactérias<br />
diazostróficas pode interferir na relação simbiótica planta-rizóbio, comprometendo o seu<br />
desenvolvimento e sobrevivência e consequentemente reduzindo a nodulação e a FBN,<br />
155
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
além de influenciar na produtividade final (CAMPO; HUNGRIA, 2000; CAMPO et al., 2003;<br />
ANNAPURNA, 2005). Desta forma, verifica-se a ocorrência de elevada taxa de mortalidade<br />
de células de Bradyrhizobium ocasionadas pelo tratamento de sementes, reduzindo o<br />
número de nódulos, e consequentemente, reduzindo a produtividade (HUNGRIA et al.,<br />
2001).<br />
Avaliando a toxicidade dos produtos sobre as bactérias diazostróficas, alguns<br />
fungicidas e inseticidas podem gerar 80% de mortalidade (HUNGRIA et al., 2007). Pereira et<br />
al. (2009) estudando a cultura da soja, demonstrou que o uso de fludioxonil + metalaxil-m<br />
tem promovido redução nos números de nódulos em aproximadamente 18%, podendo<br />
chegar a até 43,4% de células de Bradyrhizobium spp. quando comparado a sementes de<br />
soja não tratadas quimicamente. Dentre as possíveis causas da diminuição no número de<br />
nódulos na soja, há redução do número de unidade formadora de colônias (UFC) de<br />
Bradyrhizobium spp. Campos et al. (2006) relatam que a aplicação de tratamento de<br />
sementes pode reduzir em 50% a UFC quando aplicado três meses antes da inoculação, e<br />
78% da UFC quando as sementes são tratadas quimicamente no dia da inoculação da<br />
bactéria.<br />
O uso de Carbendazin associado ao Thiram pode reduzir o número de nódulos em<br />
soja na ordem de 45,8%, podendo chegar a 57,8%, além de ocasionar redução em 26% em<br />
massa seca dos nódulos, quando comparado a sementes não tratadas quimicamente<br />
(PEREIRA et al., 2010a; COSTA et al., 2013). Outro fator a ser mencionado descreve a<br />
mortalidade das células bacterianas ocasionadas por este ingrediente ativo, podendo chegar<br />
a 53% após 24 horas (CAMPO; HUNGRIA, 1999). Campos et al. (2006) descrevem que<br />
Carbendazin + thiram reduziu em 93% a UFC de Bradyrhizobium spp., sendo superior a<br />
outros tratamentos como fludioxonil + metalaxil-m e carboxin + thiram. Segundo Zilli et al.<br />
(2009) o tratamento químico associado ao inoculante, além de diminuir em 50% o número<br />
de nódulos quando comparado ao uso de inoculante somente, reduziu o rendimento em<br />
grãos em até 700 kg ha -1 .<br />
Revellin et al. (1993) destaca que outros produtos usados em tratamento de<br />
sementes, dentre eles o metalaxil, podem reduzir o número de células viáveis de<br />
Bradyrhizobium japonicum em 61% em 1 hora após a inoculação das sementes. Dunfield et<br />
al. (2000) destaca o tratamento de sementes com Captan, em que aplicação crescente do<br />
ingrediente ativo reduziu as UFC de Bradyrhizobium spp. de forma significativa.<br />
As Tabelas 7.1 e 7.2 evidenciam o uso de tratamento de sementes com fungicidas e<br />
inseticidas sobre o efeito na estabilização da bactéria e formação de nódulos, o que acaba<br />
refletindo na baixa fixação de N pelos nódulos, reduzindo o desempenho agronômico da<br />
planta. As combinações de Benomil + Thiram; Carbendazin + Captan e Thiram + Carboxin<br />
156
Fey et al.<br />
promovem mais de 40% de redução na nodulação da soja (CAMPO et al., 2009). Segundo<br />
este mesmo autor, as combinações mais tóxicas resultam em diminuições de 70% a 88% na<br />
nodulação, com destaque às misturas tiabendazol + tolilfluanida (88%) e tiabendazol +<br />
Captan (87%).<br />
A falta de pesquisa relacionando a interação entre uso fungicida e inseticida<br />
utilizados no de tratamento de sementes em poáceas e cereais com as bactérias<br />
associativas, especialmente com Azospirillum brasilense, ainda são escassos. Desta forma,<br />
dificultando à busca de melhorias na eficiência da FBN. Gallori et al. (1991) verificam que<br />
apesar de não ser possível chegar a consenso sobre os efeitos do uso de substâncias<br />
tóxicas sobre a A. brasilense, uma vez que as informações disponíveis são insuficientes,<br />
estudos promissores demonstram que o uso de pesticidas, dentre eles captan e thiram<br />
utilizados de forma individual ou conjunta, afetam drasticamente a sobrevivência e a<br />
viabilidade da célula bacteriana, reduzindo a atividade da nitrogenase em A. brasilense.<br />
Tabela 7.1 Redução (%) no número de células inoculadas de Bradyrhizobium na<br />
superfície da semente de soja 2 h e 24 h após o tratamento com fungicidas, em<br />
relação ao controle (não tratado recebendo apenas inoculante)<br />
Active ingredients 2 h 24 h<br />
Benomyl+Captan 62 82<br />
Benomyl+Thiram 41 64<br />
Benomyl+Tolylfluanid 47 81<br />
Carbendazin+Captan 60 87<br />
Carbendazin+Thiram 64 83<br />
Carbendazin+ Tolylfluanid 71 95<br />
Carboxin+Thiram 49 81<br />
Difenoconazole+ Thiram 62 90<br />
Thiabendazole+ Captan 28 90<br />
Thiabendazole+ Thiram 24 87<br />
Thiabendazole+ Tolylfluanid 20 95<br />
Fonte: Campo et al. (2009)<br />
Tabela 7.2 Efeitos do tratamento de sementes com inoculantes Bradyrhizobium e<br />
fungicidas na nodulação (número de nódulos de plantas-1) e N total acumulado na<br />
parte aérea (TNS, mg N planta-1) e redução (%) em relação aos parâmetros em<br />
relação ao controle<br />
Tratamentos<br />
Nodulação<br />
N Total de parte aérea<br />
No. Redução Conteúdo N Redução<br />
Non-inoculated control 0,0 -- 3,4 --<br />
Inoculated 14,3 -- 164,4 --<br />
I+Benomyl+Thiram 10,5 26,6 148,2 9,9<br />
I+Benomyl+Captan 12,0 16,1 162,8 1,0<br />
I+Thiabendazole+Captan 12,5 12,6 132,6 19,3<br />
C. V.(%) 17,6 -- 14,5 --<br />
Fonte: Campo et al. (2009)<br />
157
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
Produtos como captan, em um contexto geral, quando utilizados em concentrações<br />
recomendadas, fazem com que as bactérias nitrificantes e as bactérias diazotróficas<br />
aeróbicos sejam afetadas negativamente. Neste sentido, o seu efeito é fortemente<br />
correlacionado com a dose do fungicida, deste modo, as aplicações frequentes de Captan<br />
podem resultar em níveis elevados deste fungicida de solo, afetando negativamente a<br />
disponibilidade de nitrogênio via fixação biológica, além de modificar o equilíbrio microbiano<br />
do solo (MARTINEZ-TOLEDO et al., 1998).<br />
Outros agrotóxicos utilizados no tratamento de semente mostram efeito sobre o<br />
desenvolvimento de plantas quando inoculadas com FBN. O triadimenol em associação com<br />
A. brasilense proporciona redução no comprimento da parte aérea, hipocótilo e número de<br />
raiz (RAPIM et al., 2012). No entanto, vale ressaltar que os objetivos destes estudos visam<br />
principalmente a escolha de produtos que apresentam menor efeito tóxico sobre o<br />
desenvolvimento da bactéria. Pereyra et al. (2009) destaca que o uso de produtos a base de<br />
tebuconazole não afetam significativamente o desenvolvimento celular durante seu<br />
crescimento exponencial até as 14 horas após a inoculação, quando as bactérias atingiram<br />
as melhores condições metabólicas para interagir com o sistema radicular e o colonizá-lo.<br />
Pozo et al. (1994) e Gomez et al. (1999) relatam que o uso mancozeb, maneb,<br />
profenofos e diazinon não afetaram o desenvolvimento das bactérias diazotróficas em<br />
plantas de soja, mostrando que alguns grupos microbianos podem tolerar determinadas<br />
doses destes fungicidas. Dartora et al. (2013) relatam que o uso do fungicida fludioxonilmetalaxyl<br />
e dos inseticidas deltamethrin e pirimifós-metil não afetam os estágios iniciais no<br />
desenvolvimento de plântulas de milho e trigo, sendo compatíveis com a inoculação de A.<br />
brasilense.<br />
No entanto, apesar dos problemas advindos do tratamento de semente a bactérias, é<br />
necessário que se busquem mais pesquisas em torno de alternativas a este problema,<br />
principalmente com relação à produção de inoculantes com bactérias eficientes sem causar<br />
perda de viabilidade das bactérias.<br />
Perspectivas para futuro<br />
O conhecimento e as tecnologias existentes atualmente no cenário agrícola mundial<br />
têm muito a promover no que se refere a melhorias sobre a FBN, sendo que o uso de<br />
inoculantes de alta qualidade e o esclarecimento sobre o uso e benefícios da inoculação<br />
com bactérias fixadoras de N pode contribuir significativamente para o desenvolvimento de<br />
vários países (HAROLD; FUDI, 1992). Segundo Shantharam e Mattoo (1997) os esforços<br />
das pesquisas para melhorar a FBN estão sendo aplicados tanto na área de produção<br />
vegetal, pela prática de melhoramento de plantas, como na área de microbiologia do solo.<br />
158
Fey et al.<br />
Enquanto são realizadas seleções de bactérias nodulantes eficazes e melhorias nas<br />
técnicas de aplicação de inoculantes, a busca de genótipos de plantas que se adaptam a um<br />
determinado inoculante também precisa ser realizada constantemente (DOYLE, 2011).<br />
Dentre as problemáticas existentes no meio agrícola, alguns fatores podem interferir<br />
futuramente no sucesso da FBN (BEATTY; GOOD, 2011). Para soja, alguns trabalhos<br />
sugerem atenção a determinadas práticas de manejo realizadas, como no caso da<br />
inoculação e reinoculação de sementes com Bradyrhizobium japonicum e Bradyrhizobium<br />
elkanii onde há indícios de que as populações destas bactérias quando estabelecidas em<br />
uma determinada área se apresentariam como principal entrave para a introdução de novas<br />
cepas mais eficientes. Visto que espécies apresentam alto grau de competitividade e<br />
especificidade quando comparado a outras espécies, levantando dúvidas sobre os<br />
benefícios desta prática neste presente momento (BHATTACHARJEE et al., 2008).<br />
Com relação às perspectivas para o futuro da inoculação em poáceas, apesar de<br />
inúmeros trabalhos existentes comprovarem a eficácia da fixação de N 2 por A. brasilense<br />
(BOHLOOL et al., 1992; BODDEY; DÖBEREINER, 1995; SANTI et al., 2013) é necessário<br />
vencer os desafios que existem para o desenvolvimento desta tecnologia, dentre eles a<br />
busca por estirpes mais competitivas, com alta capacidade de fixação de nitrogênio,<br />
resistência ao tratamento químico de sementes e resistente a estresses e mutações<br />
gênicas. Bem como a concentração e dose adequada do inoculante e o melhoramento de<br />
gramíneas levando em consideração a FBN (ABDALLA et al., 2008).<br />
Outro fator a ser mencionado quanto à inoculação em poáceas refere-se ao<br />
tratamento de sementes. Como relatado anteriormente, atualmente o problema mais sério<br />
da inoculação em soja ocorre devido a compatibilidade entre os produtos utilizados no<br />
tratamento de sementes e a bactéria (HUNGRIA et al., 2007). Deste modo, Hungria (2011)<br />
descreve que esse será o maior desafio relacionado também à inoculação de Azospirillum,<br />
sendo necessário realizar pesquisas verificando a compatibilidade com produtos que são<br />
largamente empregados no tratamento de sementes.<br />
Entretanto, a implementação de abordagens para melhorar a FBN na produção<br />
agrícola deve receber atenção para melhorar o desempenho dos inoculante a fim de<br />
alcançar o máximo rendimento agrícola com menor custo de produção, se faz necessário<br />
também o aumento dos estudos científicos que buscam abordar outros fatores que podem<br />
influenciar indiretamente sobre a fixação biológica de nitrogênio, como as práticas de<br />
manejo, onde há influência direta sobre o potencial de rendimento e a demanda de N pela<br />
planta (HAROLD; FUDI, 1992).<br />
Em suma, é necessário identificar os problemas ainda existentes na pesquisa a fim<br />
de desenvolver esta tecnologia altamente inovadora, a qual continuará trazendo inúmeros<br />
159
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
benefícios ambientais e financeiros para a agricultura brasileira. O caminho ainda é longo<br />
para alcançar eficiência nas culturas de soja, feijão, trigo, arroz, milho e forrageiras, mas<br />
para chegar rapidamente a esta consolidação tecnológica é necessário englobar as<br />
pesquisas de inoculação e de culturas agrícolas como um todo (ABDALLA et al., 2008).<br />
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169
Fixação biológica de nitrogênio e efeitos do tratamento químico de sementes...<br />
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Técnico, 10).<br />
170
Capítulo 8<br />
Helicoverpa armigera: nova praga na agricultura<br />
Lúcia Madalena Vivan 1<br />
Crébio José Ávila 2<br />
Germison Vital Tomquelski. 3<br />
1 Fundação MT, Rondonópolis, MT; 2 Embrapa Agropecuária Oeste, Dourados, MS; 3 Fundação Chapadão,<br />
Chapadão do Sul.<br />
A entomofauna de fitófagos associada ao plantio de soja no Brasil tem aumentado<br />
nos últimos anos. Nos dias atuais, mais de 25 espécies são relatadas como pragas,<br />
requerendo medidas de controle para evitar danos econômicos. Este aumento no número de<br />
pragas, causando perdas substanciais, reflete a adaptação gradativa de herbívoros nativos<br />
nessa cultura exótica (PANIZZI; CORRÊA-FERREIRA, 1997).<br />
Helicoverpa (=Heliothis) armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) apresenta<br />
ampla distribuição geográfica, sendo registrada na Europa, Ásia, África e Oceania (ZALUCKI<br />
et al., 1986; GUO, 1997). Atualmente, ocorreu a infestação de lagartas Helicoverpa armigera<br />
no Brasil, sendo identificada por Czepak et al. (2013a) e Specht et al. (2013). Essa espécie<br />
até então era considerada praga quarentenária A1.<br />
H. armigera é uma espécie extremamente polífaga, cujas larvas foram registradas<br />
em mais de 60 espécies de plantas cultivadas e silvestres e em cerca de 67 famílias<br />
hospedeiras, incluindo Asteraceae, Fabeaceae, Malvaceae, Poaceae e Solanaceae<br />
(PAWAR et al., 1986, FITT, 1989; POGUE, 2004), podendo causar danos a diferentes<br />
culturas de importância econômica, como o algodão, leguminosas em geral, sorgo, milho,<br />
tomate, plantas ornamentais e frutíferas (REED, 1965; FITT, 1989; MORAL GARCIA, 2006).<br />
Aspectos biológicos<br />
As lagartas de H. armigera se alimentam de folhas e caules, contudo, têm<br />
preferência por brotos, inflorescências, frutos e vagens (REED. 1965; WANG; LI, 1984),<br />
causando danos tanto na fase vegetativa quanto reprodutiva. Segundo Lammers e MacLeod
Helicoverpa armigera: nova praga na agricultura<br />
(2007), em todo o mundo, os custos anuais com controle e perdas de produção chegam a<br />
US$ 5 bilhões. Na Índia e China, 50% dos inseticidas utilizados visam ao controle desta<br />
praga. Na Espanha, H. armigera é uma das pragas mais nocivas ao cultivo de tomate para a<br />
indústria (ARNÓ et al., 1999). Essa praga possui alto potencial reprodutivo, sendo que cada<br />
fêmea tem a capacidade de ovipositar de 1.000 a 1.500 ovos, sempre de forma isolada,<br />
sobre talos, flores, frutos e folhas, preferencialmente no período noturno. Para a postura,<br />
prefere a face adaxial das folhas e superfícies pubescentes (EPPO, 1981). O período larval<br />
é constituído por 5 a 6 instares e pode durar de 2 a 3 semanas, dependendo das condições<br />
climáticas, e, no último instar, a lagarta possui de 30,0 mm a 40,0 mm de comprimento e<br />
coloração variando do verde ao amarelo claro, marrom avermelhado ou preto (EPPO, 1981).<br />
São detalhes característicos da lagarta a sua cápsula cefálica de cor parda clara, linhas<br />
finas brancas laterais e a presença de pelos (MATTHEWS, 1999). A partir do quarto instar,<br />
as lagartas apresentam, no primeiro segmento abdominal, o formato de “sela”, devido à<br />
presença de tubérculos abdominais escuros e visíveis (MATTHEWS, 1999).<br />
A fase de pupa ocorre no solo e, dependendo das condições climáticas, pode entrar<br />
em diapausa (KARIM, 2000). O adulto apresenta, sobre as margens das asas anteriores,<br />
uma linha com sete a oito manchas e, logo acima, uma faixa marrom ampla, irregular e<br />
transversal, tendo, ainda, na parte central, uma marca em forma de vírgula. As asas<br />
posteriores são mais claras, apresentando na extremidade apical, uma borda marrom<br />
escura, com uma mancha clara no centro. Nesta espécie, ocorre acentuado dimorfismo<br />
sexual, sendo que os machos apresentam o primeiro par de asas de cor cinza esverdeado e<br />
as fêmeas pardo alaranjado (EPPO, 1981; EPPO, 1996).<br />
Distribuição geográfica e plantas hospedeiras de H. armigera<br />
H. armigera apresenta ampla distribuição geográfica pelo mundo, sendo registrada<br />
em praticamente toda a Europa, Ásia, África, Austrália e Oceania (GUO, 1997; GUOQING et<br />
al., 2001; ZALUCKI et al., 1986). Nas Américas, essa praga não havia sido detectada até<br />
2013, quando sua ocorrência foi registrada em várias regiões agrícolas do Brasil (CZEPAK<br />
et al., 2013a). Existe a possibilidade de que H. armigera já esteja disseminada por todo o<br />
País, o que reforça a necessidade da realização de estudos de levantamento taxonômicos<br />
visando a conhecer sua real distribuição geográfica no território brasileiro, em especial nas<br />
regiões de importância agrícola. Essas informações, quando devidamente obtidas e<br />
catalogadas, fornecerão subsídios para o planejamento e a implementação de estratégias<br />
no manejo integrado dessa praga.<br />
A grande capacidade de dispersão de H. armigera está estreitamente relacionada à<br />
habilidade com que os adultos desta espécie apresentam de se dispersar em condições de<br />
172
Vivan et al.<br />
campo, podendo-se nesta fase migrar a uma distância de até 1.000 km (PEDGLEY, 1985).<br />
Associado a isso, esta espécie também apresenta alta capacidade de sobrevivência em<br />
condições ambientais adversas, tais como excesso de calor, frio ou seca, sendo possível ter<br />
várias gerações ao longo do ano, uma vez que o ciclo de ovo a adulto pode ser completado<br />
dentro de quatro a cinco semanas (FITT, 1989).<br />
H. armigera é considerada uma espécie altamente polífaga, ou seja, que apresenta a<br />
capacidade de se desenvolver em ampla gama de plantas hospedeiras. Suas larvas têm<br />
sido registradas se alimentando e/ou causando danos em mais de 100 espécies de plantas,<br />
sejam elas cultivadas ou não, compreendendo cerca de 45 famílias, incluindo Asteraceae,<br />
Fabaceae, Malvaceae, Poaceae e Solanaceae (ALI; CHOUDHURY, 2009; FITT, 1989;<br />
PAWAR et al., 1986; POGUE, 2004). No Brasil, as lagartas de H. armigera já foram<br />
constatadas se alimentando de várias culturas de importância econômica, tais como<br />
algodão, soja, milho, tomate, feijão, sorgo, milheto, guandu, trigo e crotalária, bem como em<br />
algumas espécies de plantas daninhas. Pelo fato de ser uma espécie polífaga, além das<br />
plantas hospedeiras preferenciais nas quais as fêmeas, normalmente, realizam as posturas,<br />
outros hospedeiros alternativos presentes nos arredores das lavouras assumem papel<br />
decisivo na sobrevivência e dinâmica sazonal da praga, uma vez que dão suporte à<br />
manutenção de suas populações em determinada região (FITT, 1989).<br />
Danos de H. armigera<br />
As lagartas de H. armigera podem se alimentar tanto dos órgãos vegetativos como<br />
reprodutivos de várias espécies de plantas de importância econômica. Estima-se que a<br />
perda mundial causada por lagartas de H. armigera, nas diferentes culturas em que ataca,<br />
chega anualmente a 5 bilhões de dólares (LAMMERS; MACLEOD, 2007). Sharma et al.<br />
(2008) relataram que a perda anual causada por H. armigera supera 2 bilhões de dólares<br />
apenas na região dos trópicos semi-áridos da Europa e que o custo anual da aplicação de<br />
inseticidas nas lavouras, para o controle dessa praga, é de 500 milhões de dólares.<br />
No Brasil, as maiores intensidades de danos econômicos causados por lagartas de<br />
H. armigera têm-se verificado, até então, nas culturas de algodão, milho, soja, feijão, tomate<br />
e sorgo.<br />
As lagartas podem se alimentar de folhas e hastes dessas plantas, mas tem<br />
preferência pelas estruturas reprodutivas como botões florais, frutos, maçãs, espigas e<br />
inflorescências, causando deformações ou podridões nestas estruturas ou até mesmo a<br />
queda das mesmas. Essa inerente capacidade de H. armigera causar danos nas partes<br />
reprodutivas das culturas, em associação à sua habilidade de atacar grande número de<br />
hospedeiros, são fatores que elevam o status de importância econômica da praga<br />
173
Helicoverpa armigera: nova praga na agricultura<br />
(CUNNINGHAM et al., 1999). Na Espanha, H. armigera é também considerada espécie<br />
devastadora nos cultivos de tomate para a indústria (ARNÓ et al., 1999).<br />
Na safra 2011/2012 foi registrado um grande surto de lagartas de H. armigera na<br />
Região Oeste da Bahia, especialmente no algodoeiro, quando foram constatadas perdas de<br />
até 80% da produção desta cultura, segundo relatos dos produtores. Outras culturas como a<br />
soja e o milho, sejam estas transgênicas (Bt) ou não, também foram atacadas por essa<br />
praga na ocasião. Na safra 2012/2013 foram verificadas novamente incidências de H.<br />
armigera nos cultivos da Bahia, em especial nas lavouras de soja irrigada, algodão e feijão,<br />
quando os produtores tiveram que realizar várias aplicações de inseticidas para o seu<br />
controle.<br />
Monitoramento de H. armigera<br />
O monitoramento efetivo de ovos, lagartas, pupas e de adultos de H. armigera é<br />
considerado o fator chave para a implementação com êxito das estratégias de manejo dessa<br />
praga; através do conhecimento dessas informações é que as decisões ou as táticas de<br />
controle serão definidas, como, por exemplo, a oportunidade de se executar ou não o<br />
controle químico em um determinado momento, a escolha do produto e da dose a ser<br />
empregada, o tipo de pulverização requerida, etc.<br />
Os adultos de H. armigera podem ser monitorados, utilizando armadilhas luminosas,<br />
como também armadilhas iscadas com o seu feromônio sexual. Nas armadilhas luminosas<br />
são coletados machos e fêmeas do inseto, enquanto nas armadilhas de feromônio são<br />
capturados apenas machos. A intensidade de captura de adultos de H. armigera numa<br />
determinada área fornece previsão do potencial de ocorrência de ovos e de lagartas e,<br />
consequentemente, dos danos nos cultivos da região.<br />
Para que a captura de adultos nas armadilhas tenha importância como instrumento<br />
orientador do manejo, é necessário que os valores dessa captura sejam correlacionados<br />
com os valores de amostragens de ovos e de lagartas nas plantas da cultura, em tempo real<br />
ou nos dias subsequentes a esta captura. Sharma et al. (2012) encontraram uma alta<br />
correlação (r = 0,83) entre a captura de machos de H. armigera em armadilhas iscadas com<br />
o seu feromônio sexual e a densidade de larvas nas plantas de grão-de-bico (Cicer<br />
arietinum L.).<br />
O feromônio sexual de H. armigera pode ser também empregado como estratégia de<br />
controle dessa praga através da técnica de confundimento de machos. A impregnação deste<br />
feromônio sexual em vários pontos da lavoura em que se deseja proteger desorienta o<br />
inseto macho na busca da fêmea para acasalar e, consequentemente, de se reproduzir.<br />
Todavia, apesar da disponibilidade no mercado do feromônio sexual de H. armigera, a sua<br />
174
Vivan et al.<br />
utilização não foi ainda devidamente implementada, necessitando, provavelmente, de<br />
ajustes na composição e/ou formulação dos componentes do produto, visando obter melhor<br />
bioatividade para as populações dessa praga no Brasil (CZEPAK et al., 2013b).<br />
A estratégia de manejo de pragas em grandes áreas geográficas constitui alternativa<br />
interessante e poderia também ser empregada para o controle de H. armigera nos diferentes<br />
sistemas de cultivos, pois esse sistema é adequado para o manejo de insetos que<br />
apresentam polifagia e grande mobilidade, como é o caso dessa praga. Dentre as<br />
vantagens que esta abordagem de controle apresenta, destaca-se a reduzida ressurgência<br />
da praga no ambiente manejado, a maximização do controle biológico natural e a redução<br />
do número de aplicações de inseticidas nas lavouras.<br />
Controle químico<br />
O controle químico de H. armigera empregando-se inseticidas químicos tem sido<br />
largamente utilizado nos ambientes agrícolas em que essa praga ocorre, em razão de ser,<br />
muitas vezes uma alternativa de controle de ação rápida, confiável e econômica. Na Índia e<br />
China cerca de 50% dos inseticidas utilizados na agricultura desses países são direcionados<br />
ao controle de H. armigera (BUILDING; ARHABHATA, 2007).<br />
Como estratégia complementar do manejo integrado de H. armigera recomenda-se a<br />
utilização de inseticidas em tratamento de sementes visando ao controle de pragas iniciais,<br />
tais como coleópteros desfolhadores, lagarta-elasmo, percevejo barriga-verde, pulgões,<br />
tripes, etc. Os inseticidas aplicados nas sementes garantem o controle desse complexo de<br />
pragas iniciais e, consequentemente, reduzem o número de pulverizações foliares durante<br />
os estádios iniciais de desenvolvimento da cultura. Outra importante estratégia de manejo é<br />
a possibilidade de retardar ao máximo a primeira aplicação de inseticida nas lavouras,<br />
obedecendo sempre que possível os níveis de controle estabelecidos pela pesquisa.<br />
Associado a isso, recomenda-se também utilizar, sempre, produtos seletivos aos inimigos<br />
naturais até um determinado estádio da cultura, como, por exemplo, até os 70 dias após a<br />
emergência do algodão ou até o início de florescimento da soja, evitando sempre o uso de<br />
inseticidas fosforados e piretroides neste período, por serem considerados normalmente de<br />
alta toxicidade para os inimigos naturais.<br />
Essas ações seletivas de manejo permitirão o estabelecimento inicial dos inimigos<br />
naturais (predadores e parasitoides) no agroecossistema, proporcionando reflexos positivos<br />
nos estádios mais avançados das culturas, em razão da manutenção do equilíbrio biológico.<br />
No início do ano de 2013, o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa)<br />
aprovou, em caráter emergencial, o registro temporário de algumas substâncias, dentre elas<br />
o inseticida benzoato de emamectina, para ser utilizado no controle de H. armigera.<br />
175
Helicoverpa armigera: nova praga na agricultura<br />
O controle de H. armigera tem sido sugerido quando houver predominância de<br />
lagartas pequenas nas culturas. Este é o momento em que as lagartas estão mais expostas<br />
e também mais suscetíveis à ação dos produtos químicos. Quando for constatada alta<br />
infestação de H. armigera numa determinada cultura, especialmente quando houver<br />
incidência de lagartas grandes, pulverizações sequenciais poderão ser necessárias visando<br />
a obter melhor nível de controle da praga. Nas aplicações de inseticidas químicos, é de<br />
importância fundamental rotacionar os modos de ação dos ingredientes ativos visando a<br />
reduzir a pressão de seleção e o desenvolvimento de resistência dos insetos aos produtos.<br />
O controle de adultos de H. armigera pode também ser realizado utilizando-se iscas<br />
tóxicas à base de melaço ou açúcar + inseticida carbamato, podendo essas misturas serem<br />
aplicadas nas bordaduras das lavouras.<br />
Plantas transgênicas<br />
A introdução da soja Bt no cenário agrícola nacional é acompanhada pela<br />
preocupação da seleção de populações resistentes de lepidópteros suscetíveis e tolerantes<br />
às toxinas de Bacillus thuringiensis (Bt). A pressão de seleção poder ser exercida pela soja-<br />
Bt, assim como pelo algodão-Bt, que expressam a mesma toxina, Cry1Ac. Portanto a<br />
avaliação da suscetibilidade/tolerância das diferentes espécies de noctuideos é de<br />
fundamental importância para definir estratégias para monitorar e prevenir os possíveis<br />
casos de resistência a Cry1Ac (SOSA-GOMEZ et al. 2011).<br />
Na Austrália, monitoramento espécie Helicoverpa para resistência à toxina Cry2Ab<br />
em algodão (Bt) segunda geração, tem como objetivo detectar os aumentos nas frequências<br />
de resistência que podem levar a falhas de controle da tecnologia no campo. Anteriormente,<br />
a adoção da tecnologia Bt2, a frequência dos alelos de resistência Cry2Ab era pelo menos<br />
0,001 em H. armigera e H. punctigera (DOWNES et al. 2010).<br />
Fitt (1989) relatou que H. armigera predomina entre os lepidópteros que atacam a<br />
cultura do algodão do período médio a final do desenvolvimento da cultura. As larvas podem<br />
ocasionar danos em todas as estruturas e estágios do algodoeiro, particularmente nas<br />
estruturas reprodutivas como o botão floral e as maçãs jovens que, potencialmente,<br />
reduzem a produção quando atacadas. Em relação a primeira geração do algodão Bt<br />
INGARD na Austrália que expressa a proteína Cry1AC, foi testada a ação inseticida para H.<br />
armigera e a reduzida toxicidade dessa cultivar proporcionou condições favoráveis para o<br />
desenvolvimento de indivíduos resistentes à proteína Cry1AC, favorecendo a evolução da<br />
resistência. Também com a tecnologia Bollgard II (Cry1AC/Cry2Ab) os trabalhos na<br />
Austrália tem demonstrado que mais de 20% de larvas de H. armigera consideradas<br />
suscetíveis tem sobrevivido nos materiais Bt2 na fase de maçãs ou cut-out. O mesmo<br />
176
Vivan et al.<br />
trabalho demonstrou que mais de 30% das larvas sobreviveram quando criadas em<br />
materiais com a proteína Cry1AC, entretanto seu desenvolvimento até a fase de pupa foi<br />
dez dias maior quando comparado com as criadas em algodão não-Bt (S. Dowes, dados<br />
não publicados). Entretanto, Bollgard II usualmente oferece controle superior de H. armigera<br />
(PYKE, 2008), uma vez que a proteína Cry2AB é expressa em níveis tóxicos em plantas<br />
com estágios mais avançados. Dessa forma, durante o estágio de floração pulverizações<br />
com inseticidas em campos de Bollgard II (WHITBURN; DOWNES, 2009) podem ser<br />
necessárias. Atualmente no Brasil tem-se a tecnologia WideStrikeTM com as proteínas<br />
Cry1Ac e Cry1F que asseguram proteção às plantas durante todo o ciclo da cultura contra<br />
os danos provocados pela alimentação de larvas de lepidópteros. No entanto, em relação ao<br />
controle de larvas de Helicoverpa sp. não se tem efetividade completa do controle, sendo<br />
que alguns indivíduos sobrevivem nesse material.<br />
Controle cultural<br />
O controle cultural consiste na manipulação do ambiente da cultura ou do solo, de<br />
maneira a torná-lo desfavorável para a praga que se deseja manejar e favorável para os<br />
seus inimigos naturais (FATHIPOUR; SEDARATIAN, 2013). Considerando-se que H.<br />
armigera é uma espécie que apresenta elevada capacidade reprodutiva e que se reproduz<br />
em diferentes hospedeiros, a presença de pontes verdes durante o período da entressafra<br />
de culturas como a soja, o algodão e o milho pode favorecer a sobrevivência das lagartas<br />
neste período e servir de focos de infestações para os cultivos implantados em sucessão.<br />
Neste sentido, o planejamento na entressafra de um período sem a presença de<br />
plantas hospedeiras de H. armigera, estratégia essa conhecida como vazio sanitário, poderá<br />
se constituir em importante alternativa complementar para o manejo dessa praga. Este vazio<br />
sanitário deverá ser realizado entre os meses do ano com menor incidência de cultivos<br />
agrícolas em uma determinada região, sendo o período de agosto a outubro o mais<br />
adequado para a sua implementação, especialmente para as Regiões Norte, Nordeste e<br />
Centro-Sul do Brasil. Cabe salientar que o sucesso da utilização do vazio sanitário como<br />
estratégia de controle de pragas terá maior efeito se for normatizado por instrumento legal e<br />
contar com a fiscalização dos agentes responsáveis pelo sistema de defesa vegetal da<br />
região.<br />
Uma nova estratégia de controle cultural de pragas, denominada de Push and Pull,<br />
tem sido utilizada para o controle de H. armigera, especialmente em cultivos de algodão na<br />
Austrália. Esta estratégia de manejo baseia-se na manipulação comportamental da praga<br />
através da implementação de técnicas que repelem (Push) ou atraem (Pull) a mesma. Essa<br />
manipulação é baseada em estímulos visuais e de compostos voláteis emitidos pelas<br />
177
Helicoverpa armigera: nova praga na agricultura<br />
plantas hospedeiras ou que são pulverizados sobre estas com o objetivo de intensificar ou<br />
reduzir a oviposição e/ou alimentação do inseto nas plantas manejadas (FATHIPOUR;<br />
SEDARATIAN, 2013). O sistema Push and Pull é constituído basicamente de duas culturas,<br />
sendo uma considerada a cultura principal, a qual se deseja proteger contra a praga, e outra<br />
a cultura armadilha, para onde a praga deverá ser atraída e, posteriormente, controlada.<br />
Como exemplo, pode-se imaginar a cultura do algodão como cultura principal e o guandu<br />
como a cultura armadilha plantada nas áreas adjacentes ao algodoeiro.<br />
Quando se pulveriza azadiractina (óleo de neem) sobre o algodoeiro e açúcar ou<br />
feromônio de agregação de H. armigera sobre as plantas de guandu, os adultos dessa<br />
praga evitarão ovipositar no algodoeiro (efeito push) e intensificarão a oviposição nas<br />
plantas de guandu (efeito pull). Da mesma forma, as lagartas que estiverem presentes no<br />
algodoeiro terão dificuldade de se alimentar nesta cultura devido à ação fagodeterrente do<br />
óleo de neem (efeito push), mas se alimentarão normalmente no guandu (efeito pull). Para<br />
finalizar essa estratégia de manejo, as lagartas de H. armigera devem ser controladas na<br />
cultura armadilha (guandu), antes que as mesmas atinjam o estágio de pupa, podendo para<br />
isso utilizar um inseticida químico efetivo ou até mesmo um produto biológico como o<br />
baculovírus de H. armigera, que apresenta seletividade aos inimigos naturais da praga.<br />
Alguns produtos, quando aplicados na cultura principal que se deseja proteger, podem<br />
afetar negativamente a capacidade de colonização de H. armigera. Mensah (1996) verificou<br />
que pulverização do produto comercial Environfeast® na cultura do algodão reduziu<br />
significativamente a intensidade de oviposição de H. armigera nesta cultura (efeito push)<br />
quando comparado às áreas adjacentes de algodão pulverizadas com apenas água.<br />
Outra estratégia de controle cultural importante é a possibilidade de os produtores de<br />
uma determinada região estabelecerem um calendário organizado de plantio para as<br />
diferentes culturas exploradas economicamente e que são hospedeiras de H. armigera.<br />
Considerando o período inicial e final da época estipulada no calendário de plantio de uma<br />
determinada cultura (ex.: soja, algodão, milho), quanto mais estreita for a janela de plantio<br />
maior será o efeito desta estratégia no manejo da praga, pois a condensação dos plantios<br />
contribuirá para reduzir a incidência e os danos da praga nas culturas.<br />
Como estratégia complementar para o controle cultural de lagartas de H. armigera,<br />
recomenda-se a eliminação de plantas tigueras e de rebrotas, especialmente da soja e de<br />
algodão na pós-colheita, uma vez que essas plantas servem como substratos para o<br />
desenvolvimento do inseto. O revolvimento do solo tem sido também recomendado para a<br />
destruição de pupas de H. armigera em áreas com alta infestação da praga, especialmente<br />
em sistemas irrigados, sendo o mês de agosto o mais adequado para realizar esta<br />
operação. As pupas de H. armigera ficam normalmente localizadas cerca de 10 cm da<br />
178
Vivan et al.<br />
superfície do solo e a mortalidade dessas formas imaturas, quando se faz o revolvimento do<br />
solo, é causada pela sua exposição ao calor e aos inimigos naturais.<br />
Controle biológico<br />
Embora ainda não tenham sido conduzidos no Brasil trabalhos científicos visando<br />
avaliar a magnitude do controle biológico em ovos, lagartas e pupas de H. armigera, estas<br />
informações são abundantes na literatura internacional. Fathipour e Sedaratian (2013)<br />
relataram 36 parasitoides, 23 predadores e 9 patógenos associados às formas imaturas de<br />
H. armigera, sendo constatados níveis de controle biológico natural por estes inimigos<br />
naturais variando de 5% a 76%, dependendo da cultura e do estágio de desenvolvimento da<br />
praga.<br />
Segundo André Shimohiro (comunicação pessoal), na safrinha de milho de 2013 foi<br />
constatada, no Estado do Paraná, uma elevada ocorrência de parasitismo em lagartas de<br />
Helicoverpa, provavelmente H. armigera, quando se observou que cerca de 50% das<br />
lagartas coletadas apresentaram-se parasitadas por moscas da família Tachinidae. Estes<br />
resultados evidenciam o alto potencial de controle biológico natural que pode ser explorado,<br />
especialmente quando se utilizam métodos de controle seletivos para o manejo de H.<br />
armigera.<br />
O controle biológico de H. armigera, utilizando-se táticas de conservação ou de<br />
incremento dos inimigos naturais no agroecossistema, bem como pela implementação do<br />
controle biológico clássico ou também através do controle biológico aplicado, é uma<br />
realidade que necessita ser investigada e explorada nas condições brasileiras.<br />
O baculovírus de H. armigera é um inseticida biológico que tem apresentado boa<br />
eficiência no controle desta praga em vários países da Europa e da Ásia (SUN et al., 2004).<br />
Esse vírus foi regulamentado pelo Mapa, para uso emergencial no controle de lagartas de<br />
Heliothinae, podendo o produto estar disponível na próxima safra para uso no Brasil, uma<br />
vez que várias empresas de defensivos já se prontificaram em realizar a sua importação.<br />
Trabalhos na literatura evidenciam que os parasitoides do gênero Trichogramma<br />
apresentam grande associação com ovos de espécies da subfamília Heliothinae, a qual<br />
abrange H. armigera. Existe a possibilidade real de multiplicação e liberação a campo dos<br />
parasitoides deste gênero, visando ao controle de ovos de H. armigera, especialmente em<br />
cultivos de soja, milho e algodão, como já foi mencionado por especialistas que trabalham<br />
com estes inimigos naturais durante o fórum regional de Helicoverpa, que aconteceu na<br />
Bahia.<br />
Considerando-se também que H. armigera é uma praga exótica para o Brasil,<br />
esforços da pesquisa deveriam ser direcionados com o objetivo de buscar inimigos naturais<br />
179
Helicoverpa armigera: nova praga na agricultura<br />
exóticos nas regiões de origem de ocorrência dessa praga, para serem utilizados como<br />
agentes biológicos de controle nos sistemas de produção agrícolas.<br />
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181
Capítulo 9<br />
Perspectivas do controle biológico de doenças<br />
de plantas no Brasil<br />
Flávio Henrique Vasconcelos de Medeiros<br />
Fernando Pereira Monteiro<br />
Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, Universidade Federal de Lavras, Departamento de Fitopatologia,<br />
CP 3037, CEP 37200-000, Lavras, Minas Gerais.<br />
Na agricultura moderna, buscam-se tecnologias sustentáveis mais efetivas,<br />
compatíveis com as práticas de manejo da cultura. Neste contexto, os defensivos agrícolas<br />
recentemente desenvolvidos têm sido cada dia mais seletivos, menos impactantes ao meio<br />
ambiente, de custo comparável ou menor que a tecnologia já adotada, maximizando a<br />
rentabilidade do produtor. Dentre estas tecnologias emergentes, o controle biológico talvez<br />
seja aquela que mais tem crescido nos últimos anos.<br />
O primeiro conceito proposto de controle biológico de doenças de plantas se baseou<br />
no controle biológico de pragas, que é o controle de um organismo por outro organismo. De<br />
fato, as primeiras observações de controle biológico relatadas cientificamente eram pústulas<br />
de ferrugem parasitadas por fungos hiperparasitas. Contudo, se lembramos do triângulo das<br />
relações patógeno-hospedeiro, há necessidade não apenas do patógeno virulento, mas<br />
também do hospedeiro suscetível e do ambiente favorável para que ocorra a doença.<br />
Portanto, um microrganismo que altere a suscetibilidade do hospedeiro ou, o ambiente<br />
favorável para a ocorrência da doença, também pode ser considerado controle biológico. De<br />
fato, um microrganismo agente de controle biológico pode agir por antibiose ou<br />
hiperparasitismo. O primeiro conceito é descrito como a inibição direta do crescimento do<br />
fitopatógeno pela produção direta de antibióticos e/ou enzimas hidrolíticas. O segundo é a<br />
penetração direta nas estruturas do patógeno. Assim, os agentes de controle biológico agem<br />
reduzindo o inóculo inicial, infecção de plantas ou progresso da doença. Esses
Medeiros & Monteiro<br />
microrganismos podem agir também por indução de resistência e competição. Na indução<br />
de resistência, a imunidade inata de plantas é ativada, resultando em redução na infecção<br />
ou progresso da doença em um mecanismo indireto. Outro mecanismo indireto de controle é<br />
a competição por espaço ou nutriente, neste caso, pode-se considerar que o agente de<br />
controle biológico age pela alteração do ambiente favorável para ocorrência de doenças.<br />
Se por um lado o controle biológico de pragas teve avanço rápido na pesquisa e<br />
adoção pelo produtor, para doenças, a história andou mais lenta, com o primeiro produto<br />
registrado apenas em 2008 e hoje ainda são apenas cinco os produtos registrados junto ao<br />
Ministério da Agricultura como fungicidas microbiológicos, de acordo com consulta ao Agrofit<br />
(http://agrofit.agricultura.gov.br/agrofit_cons/principal_agrofit_cons). Hoje várias são as<br />
empresas produtoras de agentes de controle biológico de doenças de plantas, com produtos<br />
cada dia mais eficientes, de melhor qualidade, preço acessível buscando registrar novos<br />
produtos junto ao MAPA. Um relato da história do controle biológico de doença de plantas<br />
no Brasil pode ser encontrado em Bettiol e Morandi (2009).<br />
Certamente vários foram os avanços no controle biológico de doenças de plantas<br />
que contribuíram para o sucesso atual da técnica. Um desses avanços se deu na<br />
prospecção de antagonistas promissores. No passado, fazia-se a seleção prévia dos<br />
antagonistas promissores baseado na inibição in vitro do patógeno pelo antagonista. Ora, se<br />
mencionamos que o controle biológico pode se dar não apenas por antibiose, mas por<br />
outros mecanismos, pela seleção apenas considerando um único mecanismo como critério<br />
de pré-seleção, não se chegava a antagonistas promissores no campo ou até mesmo em<br />
ensaios de seleção in vivo em casa de vegetação. De fato, os produtos comerciais mais<br />
eficientes hoje contêm como princípio ativo microrganismos que atuam por mais de um<br />
mecanismo de ação e a sua seleção não se baseou apenas em antibiose.<br />
Neste sentido, hoje uma das áreas mais promissoras na pesquisa em controle<br />
biológico é a busca por métodos que sejam eficientes na seleção massal de antagonistas,<br />
de baixo custo, rápida e de fácil execução, e que garanta a reprodutibilidade dos resultados<br />
em campo em diversas regiões, tipos de solo e sistemas de manejo da cultura.<br />
Diversos foram os pesquisadores que propuseram e empregaram metodologias de<br />
seleção massal de antagonistas diferentes. A mais recente e, em nossa opinião, a mais<br />
promissora até o momento é aquela proposta por Köhl et al. (2011). Os autores listaram os<br />
critérios de seleção de antagonistas para o controle de doenças de plantas que vão desde a<br />
escolha do alvo biológico (critérios de viabilidade do ponto de vista técnico e comercial do<br />
produto a ser gerado) até a possibilidade de multiplicação do antagonista. Estes passos<br />
recomendados pelo autor para obtenção de um produto biológico promissor são os<br />
seguintes:<br />
183
Perspectivas do controle biológico de doenças no Brasil<br />
1 – Avaliação da cultura alvo, doença e mercado (marketing, doença alvo);<br />
2 – Origem e isolamento do antagonista candidato (ecologia, produção e mercado);<br />
3 – Seleção de alto rendimento (produção, segurança e ecologia);<br />
4 – Análise dos dados gerados;<br />
5 – Bioensaio em plantas (casa de vegetação e campo);<br />
6 – Avaliação preliminar da produção massal;<br />
7 – Formulação e custos de registro;<br />
8 – Otimização da produção massal (scale up) e testes mais amplo a campo;<br />
9 – Integração da técnica com os diferentes sistemas de manejo da cultura já<br />
adotados.<br />
Outro avanço que temos visto como muito importante para maior aceitação do<br />
controle biológico é trabalhar a expectativa do produtor. Se por um lado no controle químico<br />
ou até mesmo no controle biológico de pragas, o produtor pode ver a praga morta,<br />
parasitada ou mumificada, nem sempre fica evidente o efeito do agente de controle biológico<br />
no manejo de doenças que estejam sendo controladas. Ambos fitopatógenos e agentes de<br />
biocontrole são microrganismos, Na maioria das vezes, suas interações não são visíveis a<br />
olho nu e os resultados de aumento de produtividade nem sempre são observados em uma<br />
mesma safra. No controle biológico do mofo branco, por exemplo, o Trichoderma asperellum<br />
ou T. harzianum quando aplicados, parasitam o escleródio de Sclerotinia sclerotiorum,<br />
reduzindo tanto a germinação miceliogênica quanto carpogênica e, portanto, prevenindo a<br />
infecção de plantas e a ocorrência do mofo branco. O problema é que, dependendo da<br />
pressão de inóculo, ou seja, da quantidade de escleródios presentes na área, o parasitismo<br />
dos escleródios pode não ser o suficiente para reduzir a doença abaixo do limiar de dano<br />
econômico. Desse modo, a aplicação do produto biológico não resulta em aumento de<br />
produtividade comparado ao manejo já adotado usando exclusivamente fungicida.<br />
Pensando nisso, o Laboratório Farroupilha, uma das empresas que comercializa um produto<br />
a base de agentes de controle biológico, desenvolveu um sistema de monitoramento da<br />
qualidade e eficiência de aplicação de T. asperellum (Quality) muito interessante. Vinte dias<br />
após a aplicação do produto, os técnicos da empresa entregam ao produtor uma placa de<br />
Petri contendo um meio seletivo onde o produtor vai depositar escleródios encontrados<br />
sobre o solo em sua área. Após alguns dias ele poderá ver se o escleródio teve germinação<br />
miceliogênica ou não germina e o T. asperellum é quem cresce sobre a placa, não<br />
permitindo a germinação do escleródio. Com a técnica o produtor pode acompanhar a<br />
evolução do parasitismo de escleródios após as aplicações. Não apenas para o controle<br />
biológico do mofo branco, mas para diversos outros patossistemas, como nematóides que<br />
184
Medeiros & Monteiro<br />
infectam as raízes de plantas, os benefícios de controle podem ser observados na safra<br />
seguinte ou até três anos após a primeira aplicação do produto, como já observado por<br />
Freitas et al. (2009) no controle do nematóide das galhas em jaborandi por Pasteuria<br />
penetrans.<br />
Mesmo para aqueles produtos registrados, ainda não há uma normatização de<br />
produtos quanto à sua viabilidade. Esta preocupação é compartilhada por produtores,<br />
órgãos de fiscalização (Defesa Estadual e Federal) e pela indústria de produtos. Ora,<br />
empresas sérias que primam por altos padrões de qualidade acabam sofrendo uma<br />
concorrência desleal com a inundação de produtos de menor custo, mas também com<br />
menor qualidade, o que leva à descrença do controle biológico pelo produtor. Em relação ao<br />
controle de qualidade de microrganismos, o projeto intitulado “Desenvolvimento de<br />
metodologia analítica e amostral para avaliação de conformidade e da inocuidade de<br />
produtos comerciais formulados à base de agentes microbianos de biocontrole”, financiado<br />
pelo CNPq, sob coordenação do Dr. Wagner Bettiol da Embrapa Meio Ambiente, em<br />
parceria com o Instituto Biológico, EPAMIG, Embrapa Arroz e Feijão, UFPel e Ceplac,<br />
organiza periodicamente, treinamentos sobre as metodologias validadas pelo grupo na<br />
Embrapa Meio Ambiente.<br />
Tanto para avaliação da viabilidade, quanto presença de contaminantes e estudos de<br />
interações tem crescido enormemente a contribuição de técnicas moleculares. Estas<br />
técnicas estão cada dia mais acessíveis, tanto do ponto de vista de custo quanto de<br />
facilidade na execução, o que, sem sombra de dúvida, deverá fazer parte da rotina da<br />
indústria de controle biológico, como já o faz nos laboratórios de quarentena vegetal e<br />
qualidade de alimentos.<br />
Na avaliação de contaminantes, por exemplo, a pesquisa já pode identificar e<br />
quantificar contaminantes no produto biológico (empregando técnicas como microarranjo ou<br />
next generation sequencing), rastrear a distribuição do agente de controle biológico aplicado<br />
(TaqMan qPCR), estudar os efeitos de produtos biológicos com a planta combinado ou não<br />
às interações com o ambiente ou práticas culturais (empregando técnicas de<br />
transcriptômica) e descobrir novos potenciais de uso de produtos biológico.<br />
Outra possível aplicação é baseada na biologia molecular, onde são utilizadas<br />
ferramentas para identificar problemas na linha de produção, como por exemplo, a<br />
expressão do gene que codifica para hydrophobin (LORITO et al., 2010), uma proteína<br />
envolvida na esporulação de Trichoderma spp. Com isso, quando se tem problemas com<br />
esporulação do fungo no sistema de produção, pode-se usar a expressão deste gene como<br />
marcador para rastrear em que etapa ou condição de incubação do fungo, está havendo a<br />
interrupção da esporulação e consequentemente a esporulação.<br />
185
Perspectivas do controle biológico de doenças no Brasil<br />
Estas técnicas ainda permitem a elucidação de mecanismos de ação de agentes de<br />
controle biológico e determinação de novos usos. Em estudo com o patossistema algodão e<br />
Rhizoctonia solani, envolvendo o controle biológico com Bacillus subtilis UFLA 285, além da<br />
menor severidade da doença foi também observado um maior aporte de raízes em relação a<br />
testemunha. Outros trabalhos, estudando a regulação dos genes do algodão em resposta ao<br />
tratamento com Bacillus subtilis UFLA 285 e a inoculação com R. solani revelaram 30 genes<br />
relacionados á defesa, nove genes moduladores da parede celular e seis genes<br />
relacionados com o estresse (MEDEIROS et al., 2011).<br />
Estes resultados com pesquisa básica em controle biológico devem sempre serem<br />
atreladas a aplicações práticas no futuro. Deste modo os problemas encontrados no campo<br />
e solucionados no laboratório voltam para o campo visando alternativas para controlar o<br />
problema, melhorando assim o sistema produtivo. Pesquisas envolvendo agentes de<br />
controle biológico sem a intenção de uso prático têm sido cada vez mais desencorajadas<br />
pelos órgãos de fomento nacionais. Dentre as pesquisas com grande aplicação prática na<br />
atualidade, aquela que visa avaliar as interações do controle biológico com outras práticas<br />
de manejo e com o ambiente são as mais próximas de uma aplicação prática, pois vai<br />
fomentar o argumentário técnico e posicionamento de produto frente às diferentes<br />
condições. Um exemplo prático é a contribuição de variações de temperatura na eficácia do<br />
controle biológico. Será que um mesmo produto funciona da mesma forma no inverno e<br />
verão? Ou melhor, será que o produto biológico controle a doença na época de maior<br />
pressão de inóculo. Neste sentido, podemos citar o trabalho desenvolvido por Paula Junior<br />
et al. (2012). Estes pesquisadores avaliaram a eficácia de vários produtos biológicos a base<br />
de Trichoderma spp. para o manejo do mofo branco na produção de feijão irrigado de<br />
inverno, situação onde a doença causa as maiores perdas. Ficou claro que a eficácia do<br />
produto foi inferior que o tratamento exclusivo com fungicida, tanto para a variável<br />
severidade da doença quanto produtividade. No trabalho não foi considerada a aplicação do<br />
produto em outras épocas ou ensaio realizado em mais de uma safra, mas isto é um<br />
indicativo tanto da necessidade de se considerar a combinação do controle biológico com o<br />
químico no manejo da doença, quanto à limitação de ação do Trichoderma spp. no inverno<br />
em aplicação exclusiva para o manejo da doença.<br />
Ainda em relação ao estudo de interações, abordagens multidisciplinares são cada<br />
vez mais desejados na pesquisa. Quando se faz a aplicação de um microrganismo que<br />
coloniza a rizosfera e interfere na fisiologia da planta, além da esperada redução na<br />
severidade da doença, pode-se observar promoção de crescimento e interferência na<br />
nodulação. Em trabalhos utilizando duas cultivares de feijão (cv. Pérola e cv. Agreste) para<br />
estudar a influência do B. amyloliquefaciens ALB 629 no número de nódulos incitados por<br />
186
Medeiros & Monteiro<br />
Rhizobium leguminosarum foi observado que na cultivar Agreste o número de nódulos<br />
formados foi estatisticamente diferente do tratamento controle (Martins et al., dados ainda<br />
não publicados).<br />
Finalmente, o controle biológico de doenças de plantas vem ganhando cada dia<br />
maior aceitação, a adoção desta técnica de controle tende a crescer ainda mais com os<br />
avanços tanto na pesquisa quanto do interesse por parte da indústria e principalmente pela<br />
maior aceitação por parte do produtor, mas talvez o maior desafio na atualidade seja o<br />
treinamento de profissionais para a correta recomendação de uso do produto, devendo-se<br />
incluir a disciplina ou pelo menos uma noção de controle biológico de doenças de plantas<br />
nos cursos de agronomia e agroecologia no Brasil e no mundo.<br />
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187
Capítulo 10<br />
Fitoquímicos como controle alternativo de<br />
nematoides<br />
Sidiane Coltro-Roncato<br />
Edilaine Della Valentina Gonçalves<br />
Omari Dangelo Forlin Dildey<br />
Odair José Kuhn<br />
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Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Estadual do Oeste do<br />
Paraná, CEP 85960-000, Marechal Cândido Rondon, Paraná.<br />
Introdução<br />
Dentre as espécies de nematóides fitoparasitas, os formadores de galhas radiculares<br />
(Meloidogyne spp.), os nematoides de lesões radiculares (Pratylenchus spp.), o cavernícola<br />
(Radopholus similis), e reniforme (Rotylenchulus reniformis), são importantes fitonematóides<br />
que provocam grandes prejuízos econômicos em diversas culturas, causando danos de até<br />
100% no rendimento (INOMOTO, 2001; SILVA et al., 2003).<br />
De maneira geral, a interferência do nematoide no desenvolvimento da planta<br />
hospedeira, está relacionada ao aproveitamento e desvio de nutrientes da planta para sua<br />
própria alimentação. Estes organismos modificam e danificam o sistema radicular das<br />
plantas, alterando sua absorção e translocação de água e nutrientes e, consequentemente,<br />
a diminuição do crescimento das raízes e o desenvolvimento da planta (HUSSEY;<br />
WILLIAMSON, 1998). A visibilidade dos sintomas causados pelos nematoides iniciam-se<br />
pela ocorrência de reboleiras, que são caracterizadas por plantas menores e cloróticas,<br />
murchas nas horas mais quentes do dia e menos produtivas (DINARDO-MIRANDA, 2005).<br />
A distribuição dos nematoides no solo se apresenta tipicamente em agregados, e sua<br />
capacidade de disseminação por movimentação própria é limitada. Assim, quanto mais<br />
próximo às plantas hospedeiras, as densidades populacionais dos nematoides são maiores<br />
lhes servindo de alimento (FERRAZ; VALLE, 1997).
Coltro-Roncato et al.<br />
Fitonematoides são patógenos de difícil controle e são muitas as espécies vegetais<br />
atacadas por estes, são de tamanho reduzido e nem sempre apresentam sintomas visíveis<br />
nas plantas, passando despercebido pelos agricultores, acarretando em aumento<br />
populacional e consequentemente perdas.<br />
Tal constatação deve se ao avanço dos sistemas de produção e como consequência da<br />
maior ocorrência de doenças causadas por nematoides nas áreas cultiváveis, a utilização de<br />
insumos químicos passou a ser uma prática comum entre os agricultores a fim de garantir o<br />
potencial produtivo de sua lavoura.<br />
Em decorrência do uso indiscriminado desses produtos, vários problemas no ambiente<br />
passaram a ser cada vez mais evidentes. Além disso, maiores custos de produção foram<br />
observados, principalmente pela seleção de raças de resistentes aos produtos químicos<br />
(BONALDO et al., 2004).<br />
Como geral conscientização sobre os efeitos nocivos dos insumos químicos, maior<br />
atenção tem sido concedida a esta causa pelos centros de pesquisas e pela própria<br />
população, devido às mudanças ocorridas no ambiente, além dos problemas de saúde<br />
acarretados pelo seu uso excessivo nas áreas destinadas a produção de alimentos,<br />
resultando em uma maior restrição a sua utilização.<br />
Nesse sentido, outros métodos de controle, como cultural, biológico e físico são<br />
empregados no controle de patógenos (STANGARLIN et al., 2010), visando construir uma<br />
agricultura alternativa e sustentável (POPIA et al., 2007).<br />
Uma das principais e mais importante alternativa de controle é evitar, primeiramente,<br />
a introdução destes organismos nas áreas, uma vez que, após serem introduzidos, podem<br />
ter sua população reduzida e mantida em níveis baixos. Por isso, deve-se atentar para um<br />
conjunto de medidas, que além do manejo de desinfestação de máquinas agrícolas, controle<br />
como uso de plantas antagonistas ou os extratos vegetais podem contribuir para reduções<br />
das populações.<br />
O emprego de plantas com propriedades nematicidas representam uma alternativa,<br />
com valor prático e econômico, de maneira que, as plantas apresentam substâncias<br />
advindas do metabolismo secundário que possuem várias funções, uma delas, proteger a<br />
planta à agentes nocivos.<br />
As práticas de manejo como a rotação de culturas com espécies não hospedeiras<br />
e/ou antagonistas são consideradas alternativas efetivas para o controle de nematoides. Por<br />
outro lado, a utilização de extratos de plantas antagonistas e com potencial indutor de<br />
resistência em plantas, pode ser efetiva no controle de fitonematoides.<br />
Diferentes espécies de plantas apresentam diversos potenciais para controle de<br />
nematoides, assim como, a forma de aplicação, dose a ser utilizada e preparo dos extratos<br />
189
Fitoquímicos como controle alternativo de nematóides<br />
vegetais, esta complexidade no preparo determinará seu real potencial de aplicação. Além<br />
disso, diferentes espécies de plantas podem proporcionar diferentes moléculas com<br />
potencial nematicida, que através da purificação, identificação e isolamento, podem gerar<br />
produtos à base das substancias isoladas e menos tóxicas.<br />
Cabe ressaltar que essas moléculas podem ser separadas por técnicas<br />
cromatográficas, de maneira que estudos têm apontado à importância do emprego da<br />
cromatografia na purificação de moléculas como carboidratos, peptídeos, proteínas,<br />
lipídeos, oligossacarídeos, glicoproteínas, oligopeptídeos e ácidos graxos (WALTERS et al.,<br />
2005).<br />
As plantas são essenciais como forma de auxiliar o difícil manejo de fitonematoides,<br />
pois, além de apresentar uma vasta gama de substâncias tóxicas a estes organismos,<br />
podem ser utilizadas de várias maneiras, como na rotação de culturas, incorporação da<br />
planta no solo, na forma de extrato, e proporcionando ainda, a obtenção de substancias<br />
através da purificação de compostos secundários para elaboração de produtos comerciais,<br />
basta o desenvolvimento de pesquisas que aprimorem as práticas de uso.<br />
Espécies vegetais antagonistas<br />
Uma das estratégias possíveis para controle dos nematoides é o manejo adequado<br />
das práticas agrícolas na propriedade, sendo de grande valor um programa de rotação de<br />
cultura e o uso de cultivares com moderada resistência aos nematoides (WRIGHT; RICH,<br />
2002; MONFORT, et al.,2008;).<br />
O termo plantas antagonistas ou plantas antagônicas é aplicado para espécies de<br />
plantas produtoras de compostos anti-helmínticos (PANDEY et al., 2003). São consideradas<br />
plantas antagonistas, aquelas que afetam os nematoides diminuindo a população presente<br />
no solo. Como exemplo as plantas-armadilhas, onde o nematoide penetra no tecido vegetal,<br />
mas não completa seu desenvolvimento. Essas plantas possuem substâncias nematicidas<br />
ou nematostáticas no interior dos seus tecidos que pode ser liberado no meio externo ou<br />
apenas atuar no interior das plantas (FERRAZ; VALLE, 1997).<br />
A propriedade antagônica de várias espécies vegetais tem sido usada como controle<br />
de diversas espécies de nematoides, com destaque para as plantas de tagetes (Tagetes<br />
patula), Família Asteraceae, mucuna-preta (Stizolobium aterrimum), crotalária (Crotalaria<br />
sp.), feijão-guandu (Cajanus cajan (L.) Mill), (Família Fabaceae), braquiárias (Brachiaria sp.),<br />
capim-mambaça (Panicum maximum cv. Mombaça), capim-pangola (Digitaria decumbens)<br />
(Família Poaceae), mostarda (Brassica rapa) (Família Brassicaceae), sendo utilizadas em<br />
plantio consorciado, em rotação de cultura ou em adubação verde.<br />
190
Coltro-Roncato et al.<br />
Na utilização de um sistema de rotação de culturas, quanto maior o intervalo de<br />
cultivo de plantas suscetíveis, maior a chance de controle do patógeno. Por outro lado, só<br />
com algum determinado tempo irá reduzir a população de nematoides, a qual não atinja o<br />
nível de dano econômico. Esse tempo vai depender da sequência de plantas utilizadas para<br />
a rotação do cultivo, da densidade inicial da população e da capacidade de sobrevivência<br />
dos fitonematoides (Tabela 1), e fatores edafoclimáticos (BRIDGE, 1996; WRATHER et al.,<br />
1992; FERRAZ et al., 2010).<br />
Tabela 10.1 Tempo de sobrevivência no solo de algumas espécies de fitonematoides na<br />
ausência da planta hospedeira<br />
Nematoide<br />
Mesocriconema xenoplax<br />
Globodera rostochiensis,<br />
Globodera pallida<br />
Heterodera glycines<br />
Meloidogyne spp.<br />
Meloidogyne graminicola<br />
Pratylenchus coffeae<br />
Radopholus similis<br />
Pratylenchus brachyurus<br />
Tylenchulus semipenetrans<br />
Rotylenchulus reniformis<br />
Fonte: FERRAZ et al., 2010.<br />
Sobrevivência na Ausência da Planta<br />
Hospedeira<br />
2 anos - solo inundado<br />
10 a 15 anos<br />
10 a 15 anos<br />
4 a 7 anos<br />
1 a 12 meses<br />
5 meses - solo inundado<br />
6 meses - solo nu<br />
9 a 14 meses<br />
21 meses<br />
3 a 10 anos<br />
2 anos - solo nu, 18 meses - solo seco<br />
Assim, a rotação de culturas com plantas antagonistas ou não hospedeiras, pode ser<br />
vista como uma das principais alternativas para manejo e controle de nematoides. Da<br />
mesma forma, a utilização dessas plantas como adubos verdes, além de promoverem a<br />
redução da população dos nematoides, contribuem também para a qualidade físicoquímicas<br />
do solo (FILETI et al., 2011), e consequentemente, estimulando a atividade<br />
microbiana, proporcionando a redução do potencial de inóculo dos microrganismos<br />
patogênicos que vivem no solo (McSORLEY; GALLAHER, 1992; FERRAZ et al., 2010).<br />
Vários trabalhos tem demonstrado à utilização de espécies de mucuna e crotalária<br />
que comprovam a eficiência no controle da população destes fitonematoides (CALABRIA et<br />
al., 2010; SANTANA et al., 2010), no caso das crotalárias, a planta é capaz de produzir<br />
substâncias tóxicas, como a monocrotalina, que inibe o movimento dos juvenis (PINHEIRO<br />
et al., 2009). Estudando o efeito de seis adubos verdes sobre Meloidogyne javanica e<br />
Pratylenchus brachyurus, Inomoto et al. (2006), concluíram que feijão-guandu anão<br />
(Cajanus cajan (L.) Mill), crotalária (C. breviflora e C. spectabilis) e mucuna-preta<br />
(Stizolobium aterrimum) diminuíram a população de M. javanica, o mesmo que o feijão-<br />
191
Fitoquímicos como controle alternativo de nematóides<br />
guandu anão, C. breviflora e C. spectabilis reduziram também a população de P.<br />
brachyurus.<br />
Os exsudatos radiculares das plantas exibem atividade aleloquímica tóxica,<br />
apresentando efeitos diretos na população do nematoide no solo. No caso dos exsudatos<br />
radiculares da Tagetes patula esta apresentou atividade tóxica direta sobre a população de<br />
Rotylenchulus renifonnis, no entanto, este efeito pode não estar atrelado aos compostos<br />
orgânicos hidrofóbicos presentes nos exsudatos, responsáveis pelo efeito tóxico sobre o<br />
nematoide (CASWELL et al., 1991).<br />
Exsudatos de cultura de células de plantas de tomateiro (Solanum lycopersicum),<br />
cafeeiro (Coffea arabica), alfafa (Medicago sativa), mostarda (Brassica rapa), batata doce<br />
(Ipomoea batatas), fumo (Nicotiana tabacum), cenoura (Daucus carota) e Crotalaria juncea,<br />
apresentam substâncias tóxicas com efeito antagônico a fitonematóides capazes de reduzir<br />
a eclosão de juvenis (J2) (ROCHA; CAMPOS, 2004). Tal constatação se deve a ação da<br />
enzima acetilcolinesterase que ao hidrolisar a acetilcolina afeta o sistema nervoso do<br />
nematoide e diminui seus movimentos (NELMES, 1970). Outro efeito que pode ser<br />
observado é que essas substâncias podem retardar o processo de degradação da camada<br />
lipídica e da plasticidade do ovo que são necessários para a eclosão do J2 (DONCASTER;<br />
SHEPHERD, 1967).<br />
A menor motilidade de juvenis (J2) de M. incognita foi constatada pelo efeito<br />
repelente do exsudato de células alfafa, feijão (Phaseolus vulgaris L.), ervilha (Pisum<br />
sativum L.) e milho (Zea mays L.) (ZHAO et al., 2000).<br />
Os exsudatos radiculares de tomate, café e feijão reduziram o número de ovos<br />
eclodidos de M. incognita, cujos efeitos das substâncias produzidas pelos exsudatos têm<br />
potencial efetivo contra o juvenil (J2) dentro do ovo, resultando em uma menor motilidade<br />
e/ou morte do mesmo. De maneira geral, a entrada de substâncias dentro do ovo é<br />
selecionada por uma membrana lipídica, porém não foi registrado a seletividade dos<br />
exsudatos radiculares de feijão, café e tomate, o que por sua vez resultaram na morte do<br />
juvenil no interior do ovo (ROCHA et al., 2005). De maneira complementar, sugere-se que a<br />
morte do J2 se deve ao efeito tóxico de compostos fenólicos, ácido clorogênico e caféico<br />
(SINGH; CHOUDHLURY, 1973).<br />
Essas substâncias nem sempre causam a morte do J2, porém pode acarretar danos<br />
ao sistema nervoso levando a imobilização do mesmo, além de conferir em uma menor taxa<br />
de infecção dos nematoides nas plantas (ROCHA et al., 2005).<br />
Plantas antagonistas, tais como Brachiaria brizantha e Panicum maximum cv. Guiné<br />
possuem efeito em reduzir populações de fitonematoides por produzirem compostos<br />
químicos, assim como, seus extratos reduzem a eclosão de ovos de Meloidogyne javanica e<br />
192
Coltro-Roncato et al.<br />
Heterodera glycines, no entanto, maior efeito está em Panicum maximum cv. Guiné (DIAS-<br />
ARIEIRA et al., 2003).<br />
Plantas pertencentes à família Brassicaceae, tais como: crambe (Crambe<br />
abyssinica), mostarda (Brassica rapa), brócolis (Brassica oleracea), agrião (Nasturtium<br />
officinale), couve (Brassica oleracea), canola (Brassica napus) e rabanete (Raphanus<br />
sativus) contém glicosinolatos, que agem na defesa da planta (CLARKE, 2010; LEONI et al.,<br />
1997; MOHN et al., 2007; FINIGUERRA et al., 2001). Os produtos derivados da hidrólise de<br />
glicosinolato (Figura 1) apresentam-se nocivos aos nematoides (WALKER, 1996). Os<br />
isotiocianato derivados dos glicosinolatos de brássicas apresentam efeito nematicida e além<br />
de baixa toxicidade à organismos não alvos, não apresenta perigos de aplicação (WU et al.,<br />
2011).<br />
Figura 10.1 Estrutura geral de glicosinolatos (FONT et al., 2005).<br />
A utilização no cultivo com rotação de espécies antagônicas apresenta diversas<br />
vantagens, a exemplo: essa interação não prejudica os inimigos naturais dos fitonematoides<br />
presentes no solo, em alguns casos, alteram a microbiota do solo, porém, favorecendo o<br />
aumento da população de agentes de controle biológico (FERRAZ et al., 2010).<br />
Algumas espécies antagônicas são capazes de fixar nitrogênio atmosférico e<br />
fornecer ao solo, melhorando suas características físico-químicas, além de minimizar os<br />
processos erosivos do solo e diminuir a incidência de plantas invasoras. As plantas<br />
produtoras de compostos nematicidas auxiliam no maior controle dos nematoides com ação<br />
eficiente, ao contrário de uma simples rotação de cultura ou o cultivo de plantas não<br />
hospedeiras. Rodríguez-Kábana e Canullo (1992) denominaram “controle passivo de<br />
nematoides” a utilização de plantas não hospedeira e “controle ativo” a utilização de plantas<br />
com capacidade produtora de substâncias nematicidas, culminando no controle e/ou<br />
redução da população de fitonematoides no solo. Da mesma forma, a rotação de algodão<br />
193
Fitoquímicos como controle alternativo de nematóides<br />
com amendoim ou mucuna-preta, consiste uma prática que aumenta a produção de algodão<br />
e ainda ajuda a controlar Fusarium oxysporum f, sp. vasinfectum e M. incognita (FERRAZ et<br />
al., 2010).<br />
Entretanto, algumas desvantagens podem ser citadas ao uso de plantas<br />
antagonistas: as espécies antagônicas utilizadas para o manejo não apresentam valor<br />
comercial direto, podendo ser necessário o plantio de mais de um ciclo de cultivo para<br />
reduzir significativamente a população dos nematoides (FERRAZ et al., 2010).<br />
Nas áreas infestadas, deve-se ter conhecimento de qual espécie de nematoide está<br />
presente e assim determinar a planta efetiva para o controle da espécie predominante ou<br />
suscetível a outra planta. A planta de cobertura utilizada entre linhas é um fator importante<br />
para considerar se a espécie vegetal a ser cultivada não prejudicará por efeito antagônico à<br />
cultura principal. Herrera e Marbán-Mendoza (1999), demostraram que utilizando plantas de<br />
Mucuna spp., como cobertura inibiram o crescimento de plantas de cafeeiro.<br />
As espécies vegetais pertencem a várias classes de famílias botânicas, e<br />
apresentam vários graus de eficiência no controle alternativo de diversos fitopatógenos, a<br />
qual pode ser utilizada em sistemas de consorciamento entre uma cultura de interesse<br />
comercial, em esquema de rotação de cultura ou como cobertura vegetal. Mesmo com uma<br />
grande diversidade de plantas pesquisadas, os resultados expressos nesta área são<br />
promissores e merecem maior atenção para servir como base para desenvolvimento de<br />
novos compostos nematicidas, sendo uma alternativa, a fim de reduzir os impactos<br />
ambientais ocasionados pelo uso de produtos químicos e com objetivo de reduzir os efeitos<br />
danosos ao homem.<br />
Extratos vegetais antagonistas<br />
Alternativa de menor impacto ecológico para o controle de nematoides é o uso de<br />
plantas antagônicas que produzem metabólitos com propriedades nematostáticas ou<br />
nematicidas após a penetração, ou podem tê-los constitutivamente. Assim, como extratos<br />
vegetais que apresentam propriedades nematicidas. O extrato da planta Leucaena<br />
leucocephala apresenta potencial nematicida, na qual a purificação e análise por<br />
cromatografia em camada delgada indica a presença de alcaloide, responsável por tal efeito<br />
(CUNHA et al., 2003).<br />
Várias são as plantas que possuem efeito antagônico à fitonematóides, seja pela<br />
ação direta da planta, reduzindo ou impedindo a multiplicação dos nematoides, seja pela<br />
ação indireta, por meio da aplicação de extratos ou seus produtos de decomposição<br />
(MELLO et al., 2006).<br />
194
Coltro-Roncato et al.<br />
Espécies vegetais, como a canela (Cinnamomum aromaticum), e sua composição<br />
com quitosana em forma de grânulos, apresentam propriedades nematicidas, inibindo a<br />
eclosão de ovos de M. incognita (SEO et al., 2014). Tal efeito da canela é devido a presença<br />
de acetato de cinamil, que purificado e isolado por cromatografia de camada delgada em<br />
coluna de gel de sílica e identificado por espectrometria de massa, mostra alta atividade<br />
nematicida contra M. incognita, também este composto presente no extrato, induz<br />
resistência em folhas de pepino tratadas, por ativar proteínas relacionadas à patogênese,<br />
como β-1,3-glucanase e peroxidase (NGUYEN et al., 2012).<br />
Nematicidas à base de substâncias vegetais, apresentam amplo espectro de ação,<br />
são vários os mecanismos envolvidos, diferenciam-se entre espécies de nematoides e<br />
organismos benéficos do solo. Substâncias oriundas de espécies vegetais, tais como,<br />
borneol (1,7,7-trimetil-biciclo [2.2.1] heptan-2-ona) é encontrado no óleo de alecrim<br />
(Rosmarinus officinalis L.), p-anisaldeído (4-metoxibenzaldeído), benzaldeído (aldeído<br />
benzóico) e cinamaldeído (3-fenil-2-propenal) são encontrados em erva-doce (Foeniculum<br />
vulgare L.), amendoeira (Prunus dulcis L.) e na canela (Cinnamomum cassia L.),<br />
respectivamente. Salicilaldeído (2-hidroxibenzaldeído) é obtido a partir de casca do<br />
salgueiro (Salix alba L.), todos estes descritos acima apresentam efeito nematicida contra<br />
Pratylenchus brachyurus. Timol (5-metil-2-isopropifenol) é obtido a partir do óleo essencial<br />
de tomilho (Thymus vulgaris L.), assim como o carvacrol (5-isopropil-2-metil fenol), este é<br />
encontrado também em óleo de orégano (Origanum vulgare L.), todos os compostos citados<br />
acima afetam a infecção de algumas espécies de fungos micorrízicos, exceto o borneol<br />
(CALVET et al., 2001).<br />
Geraniol (trans-3,7-dimetil-2,6-octadien-1-ol) é produzido por rosa (Rosa spp.), citral<br />
(3,7-dimetil-2,6-octadienal) é encontrado no óleo de capim-limão (Cymbopogon spp.) e em<br />
bálsamo (Melissa officinalis L.). O ácido caprílico (ácido n-octanóico) um ácido carboxílico<br />
não aromático é obtido do óleo de coco e de noz de palma, e o não aromático alil<br />
mercaptano disulfide é produzido pelo alho (Allium sativum L.). Todos estes compostos<br />
descritos por Calvet et al. (2001), apresentam efeito nematicida contra M. javanica. No<br />
entanto, as melhores substâncias são aquelas que têm controle efetivo sobre o<br />
fitonematoide alvo sem afetar os organismos benéficos no solo.<br />
A microbiota do solo traz efeitos positivos para o desenvolvimento das plantas, tais<br />
como a promoção de crescimento, proteção às plantas por atuarem em competição com<br />
patógenos de solo, além de outros benefícios. Por isso, compostos nematicidas devem ser<br />
avaliados quanto seus efeitos nos organismos do solo, tais como fungos micorrízicos<br />
arbusculares. (CALVET et al., 2001).<br />
195
Fitoquímicos como controle alternativo de nematóides<br />
Diferentes partes da planta influenciam na constituição de substâncias nematicidas,<br />
como exemplo, extratos da planta cravo-de-defunto (Tagetes patula). Extratos aquosos da<br />
flor de Tagetes patula, seguido de folhas e raiz, apresentaram efeito nematicida,<br />
nematostático e aumento da resistência das plantas de tomateiro ao nematoide Meloidogyne<br />
incognita em ordem decrescente respectivamente, tal efeito pode estar relacionado à<br />
presença de α-tertienil (FRANZENER et al., 2007).<br />
O efeito ovicida in vitro de extratos de Tagetes filifolia contra M. incognita é devido a<br />
presença de α-tertienil isolado de espécies do gênero Tagetes, T. erecta e T. patula<br />
(LOAÍZA et al., 1996). O ovo dos nematoides é a fase mais resistente do ciclo de vida,<br />
sendo a quitina responsável pela resistência do ovo e necessária para o desenvolvimento<br />
normal dos nematoides, a remoção, atrasa a eclosão dos juvenis (FANELLI et al., 2005).<br />
Extratos vegetais de manjericão e mucuna-preta aplicados via foliar em tomateiro,<br />
promovem ação nematicida sistêmica, proporcionando um controle mais rápido, além de<br />
que, o composto ativo pode ser aplicado em níveis mais baixos e consequentemente com<br />
menor toxicidade. Porém, é necessário identificar quais substâncias atuam de forma<br />
sistêmica nestes extratos vegetais e, se tais compostos são liberados via exsudatos<br />
radiculares, protegendo assim, a planta contra fitonematoides (LOPES et al., 2005). A<br />
mucuna-preta (Mucuna aterrima) apresenta efeito nematicida em juvenis de segundo<br />
estádio em plantas de tomateiro contra M. incognita raça 3, sendo responsável por este<br />
efeito dois produtos naturais bioativos, um álcool alifático (1-triacontanol) e um éster<br />
(triacontil tetracosanato) (NOGUEIRA et al., 1996).<br />
A forma de preparo dos extratos é de suma importância para obter resultados<br />
promissores no difícil manejo de nematoides. Extrato fresco de Erva-de-Santa-Maria in vitro,<br />
não mostra efeito nematicida, já quando incubado por 24 horas há liberação de substâncias<br />
letais à P. brachyurus (MELLO et al., 2006).<br />
Erva-de-Santa-Maria não é hospedeira de P. brachyurus, podendo ser utilizada em<br />
rotação de culturas nas áreas com infestações deste organismo. Porém, quando a parte<br />
área da planta é incorporada ao solo, deve-se atentar para fitotoxidez das culturas<br />
sucessoras, pois em soja, é observada fitotoxidez, acarretando em menor aproveitamento<br />
de fotoassimilados pela planta sucessora e pressupostamente menor produtividade,<br />
desencadeado pela presença de substancias tóxicas e/ou alelopáticas. Os compostos<br />
tóxicos presentes nas plantas podem não só afetar o organismo alvo, como também plantas<br />
sucessoras que venham a ser cultivadas, trazendo prejuízos ao agricultor, por isso é<br />
importante o estudo in vivo (MELLO et al., 2006).<br />
A forma de extração de substâncias ativas contra nematoides nos extratos vegetais,<br />
influência a eficiência nematicida, pois, o princípio ativo pode ser degradado. Há compostos<br />
196
Coltro-Roncato et al.<br />
que são altamente solúveis em água, sendo necessário outro tipo de solvente para extraí-los<br />
e mantê-los ativos por mais tempo (GARDIANO et al., 2009).<br />
O efeito nematicida dos óleos essenciais também se destaca entre os métodos<br />
alternativos de controle de nematoides. A taxa de reprodução dos nematoides formadores<br />
de galhas Meloidogyne artiellia, em plantas de grão de bico cv. PV 61 apresenta redução em<br />
função da atividade nematicida dos óleos essenciais das flores das plantas de<br />
Chrysanthemum coronarium. Ainda de maneira complementar as flores, folhas, raízes e<br />
sementes da Calendula officinalis, Calendula suffruticosa e Calendula maritima também<br />
conferem efeitos supressivos na taxa de reprodução da população de nematoides. Tal<br />
resposta esta atrelada a atividade nematicida de Asteraceae, cujos compostos dos óleos<br />
essenciais atuam na biologia do nematoide, interferindo na eclosão e na viabilidade dos<br />
juvenis (J2), tal como reportado por outros compostos fitoquímicos que também exibem<br />
atividade nematostática (PEREZ et al., 2003).<br />
Extratos vegetais de hortelã (Mentha sp.), bardana (Arctium lappa), e mamona<br />
(Ricinus communis), adicionados ao solo cultivado com tomateiro, apresentam eficiência na<br />
redução do número de ovos por sistema radicular e galhas de M. javanica. A bardana possui<br />
compostos nematicidas, mas não se sabem quais. A planta de hortelã possui compostos<br />
com ação vermífuga, e atua na mobilidade e reprodução do nematoide em estudo, atuando<br />
como nematostática, imobilizando o nematoide, reduzindo o número de galhas e ovos. A<br />
mamona possui compostos como a ricina, que atuam contra fitonematoides (GARDIANO et<br />
al., 2009; RICH et al., 1989).<br />
Óleo de mostarda, possui substâncias como capsaicina, capsainóides e alil<br />
isotiocianato que reduzem a eclosão de ovos de M. javanica (NEVES et al., 2009).<br />
O pó das plantas de crambe e colza quando adicionados ao solo infestado com M.<br />
arenaria, reduzem o número de galhas em tomateiro, porém, ambas são fitotóxicas a essa<br />
cultura. O principal composto responsável pela fitotoxidez não foi identificado, mas presumese<br />
haver alguma forma de produtos da hidrólise de glicosinolatos pela enzima mirosinase.<br />
Embora, sabe-se que isotiocianatos, tiocianatos e nitrilos são derivados dos glicosinolatos,<br />
outras substâncias tais como, oxazolidinone, dissulfeto de carbono e sulfeto de hidrogênio<br />
podem inferir na fitotoxidez e/ou nematicida, quer seja isoladamente ou em combinação<br />
(WALKER, 1996).<br />
Extratos de canela (Cinnamomum zeylanicum) e cravo-da-índia (Syzygium<br />
aromaticum), apresentam efeito nematicida e na inibição da eclosão de ovos de M. exigua.<br />
A este último extrato, dá-se o efeito ao composto eugenol, alterando os sistemas vitais dos<br />
J2, afetando a multiplicação celular e as fases de desenvolvimento embrionário,<br />
197
Fitoquímicos como controle alternativo de nematóides<br />
multiplicação celular, troca de cutícula e saída do ovo paralisando a eclosão (SALGADO;<br />
CAMPOS, 2003; BULLERMAN et al., 1977).<br />
As sementes de Brassica napus apresentam diversos glicosinolatos após purificação<br />
em HPLC (Figura 2). No entanto, mesmo com toda essa diversidade de glicosinolatos, não<br />
há efeito nematicida direto sobre Heterodera schachtii, somente quando ocorre a hidrólise<br />
do glicosinolato e liberação de subprodutos, é que se verifica a mortalidade dos nematoides,<br />
porém quando avaliado os subprodutos contra H. schachtii, a atividade nematicida varia em<br />
função da concentração e do tempo de exposição (LAZZERI et al., 1993).<br />
Figura 10.2 Perfil de extrato de sementes de colza (Brassica napus) em<br />
cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Adaptado de LAZZERI et al., 1993.<br />
Extratos vegetais são fontes alternativas aos químicos, possuem a vantagem de<br />
apresentar poucos efeitos nocivos sobre organismos não-alvo e ao meio ambiente, além de<br />
atuarem em múltiplos e novos locais alvos, reduzindo assim, o potencial de resistência do<br />
fitonematóide. Ressaltando ainda que, vários grupos de pesquisa trabalham no<br />
desenvolvimento de estratégias para controle de nematoides com fitoquímicos, uma vez<br />
que, o custo econômico para pesquisa e registro de novos produtos químicos sintéticos para<br />
nematoides é um grande obstáculo. Empresas de agroquímicos investem os gastos em<br />
pesquisas com produtos de alto valor no mercado, como herbicidas e inseticidas, por isso,<br />
não se esperam produtos da química sintética com vários princípios ativos para controle de<br />
nematoides no futuro (CHITWOOD, 2002).<br />
198
Coltro-Roncato et al.<br />
199
Fitoquímicos como controle alternativo de nematóides<br />
Separação de moléculas com atividade nematicida pela técnica de cromatografia<br />
A cromatografia vem do termo grego “chroma+graphein” a qual em 1903 a técnica de<br />
separação se destacou pelos trabalhos realizados pelo botânico Mikhail Semenovich Tswett.<br />
Mikhail, considerado o pai da cromatografia, contribuiu com o desenvolvimento do método<br />
pelos experimentos realizados, cujo objetivo foi promover a separação de moléculas a partir<br />
de extratos de plantas por adsorção diferencial em colunas, utilizando como fase<br />
estacionária o carbonato de cálcio e di-sulfureto de carbono como eluente. A formação de<br />
bandas de diferentes cores separadas na coluna ocorreu devido à adsorção diferencial dos<br />
pigmentos corados, sendo eluídos em velocidades diferentes resultando na separação dos<br />
componentes (ETTRE, 2003).<br />
A cromatografia é um método físico-químico de separação de moléculas, cujos<br />
componentes de uma amostra são separados diferencialmente devido à interação destas<br />
com a fase móvel e fase estacionária da coluna (COLLINS, 2006) estando fundamentada na<br />
purificação de moléculas com caráter indutor de resistência das plantas como exemplo,<br />
contra nematoides, em diversas culturas.<br />
A cromatografia é utilizada na identificação de compostos, por comparação com<br />
padrões previamente existentes, baseando-se para a purificação de moléculas, separandose<br />
as das substâncias indesejáveis.<br />
A cromatografia de exclusão molecular<br />
A cromatografia de exclusão molecular denominada também como filtração em gel é<br />
uma forma de cromatografia líquida, de maneira que a matriz utilizada nas colunas esta<br />
fundamentada na separação de moléculas por tamanho ou também pelo volume<br />
hidrodinâmico (WINZOR, 2003). Uma das características desse método é que as moléculas<br />
que apresentam maior volume hidrodinâmico são eluídas primeiramente quando<br />
comparadas com as de menor volume hidrodinâmicos. Para que as moléculas de uma<br />
amostra possam ser separadas, o meio que é uma matriz porosa apresenta partículas<br />
esféricas, caminho pelas quais as moléculas são eluídas. Estas por sua vez percorrem a<br />
matriz com auxílio da fase móvel, cuja finalidade é preencher os poros da matriz e o espaço<br />
entre as partículas (Figura 1).<br />
As moléculas de maior peso molecular, por apresentar maior tamanho, não penetram<br />
nos poros da matriz percorrendo o caminho de eluição mais rapidamente que moléculas<br />
menores que interagem com a matriz (YU et al., 2006; FARNAN et al., 2009). A filtração em<br />
gel pode ainda ser utilizada para purificar uma amostra após a cromatografia de troca iónica.<br />
200
Coltro-Roncato et al.<br />
Figura 10.3 Processo de gel filtração. A) Figura esquemática de uma matriz com<br />
aumento de microscopia eletrônica. B) Exemplo esquemático de moléculas de<br />
diferentes tamanhos penetrando pelos poros da matriz. Figura retirada do manual de<br />
instruções da GE Healthcare “Gel Filtration: Principles and Methods”, disponível em:<br />
http://www.gelifesciences.com/gehcls_images/GELS/Related%20Content/Files/131480<br />
7262343/litdoc18102218_20140622214751.pdf<br />
Cromatografia de troca-Iônica:<br />
A purificação de moléculas pela cromatografia de troca-iônica esta baseada na<br />
adsorção reversível e diferencial dos íons da fase móvel pelo grupo trocador da resina<br />
(matriz), cujas diferenças entre as cargas elétricas determinam a afinidade entre os íons da<br />
fase móvel e a matriz (SPADARO, 2006).<br />
A cromatografia de troca iônica é uma técnica muito difundida e se caracteriza pela<br />
sua confiabilidade e reprodutibilidade dos dados. Esta se enquadra dentro do grupo de<br />
cromatografia líquida, a qual apresenta uma fase estacionária com grupos iônicos, podendo<br />
ser estes trocadores aniônicos (grupos iônicos positivos ligados à matriz) ou trocadores<br />
catiônicos (grupos iônicos negativos ligados à matriz) (SPADARO, 2006).<br />
Figura 10.4 (a) Esquema de um trocador aniônico. O Sinal (+) representa o grupo<br />
trocador ligado à matriz e o sinal (-) os ânions que são adsorvidos. (b) Esquema de<br />
um trocador catiônico. O Sinal (-) representa o grupo trocador ligado à matriz e o<br />
sinal (+) os cátions que são adsorvidos (SPADARO, 2006).<br />
201
Fitoquímicos como controle alternativo de nematóides<br />
Cromatografia líquida de alta eficiência - CLAE<br />
Extração de compostos derivados do metabolismo secundário das plantas são<br />
características de cada composto, devendo assim, o estudo para encontrar o melhor<br />
método. Porém, a identificação assim como a quantificação, por meio da cromatográfica<br />
liquida de alta eficiência, é eficaz e rápida, basta comparar com os padrões de cada<br />
composto. Assim como, observado por Aissani et al. (2013), dentre vários padrões<br />
utilizados, alil isotiocianato, benzil isotiocianato, metil isotiocianato, fenil isotiocianato, o alil<br />
isotiocianato é que foi identificado em Armoracia rusticana por meio do HPLC.<br />
HPLC (High-performance liquid chromatography) ou Cromatografia líquida de alta<br />
eficiência, separa misturas que contém um grande número de compostos similares, nesse<br />
sistema é empregado coluna e a fase móvel é eluída sob altas pressões, em escala de<br />
tempo de poucos minutos, com alta resolução, eficiência e detectabilidade (JARDIM et al,<br />
2006).<br />
Considerações finais<br />
Os compostos produzidos pelas plantas apresentam características fitoquímicas<br />
ideais para o desenvolvimento de produtos nematicidas, além da possibilidade de produzir<br />
derivados sintéticos que podem ser utilizados como um método de controle de nematoides,<br />
contribuindo com a sustentabilidade do ambiente por não serem elementos nocivos. Neste<br />
contexto técnicas de cromatografia são ferramentas indispensáveis e precisam ser mais<br />
exploradas para o desenvolvimento do conhecimento e de tecnologia para manejo de<br />
nematoides nos sistemas de cultivo agrícolas.<br />
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Capítulo 11<br />
Tecnologia de aplicação de defensivos<br />
agrícolas: inovações<br />
Jose Antonio Brandão Bonadio 1<br />
Rafael Arcuri Neto 1<br />
Neumárcio Vilanova da Costa 2<br />
João Ricardo Pompermaier Ramella 2<br />
1 Máquinas Agrícolas Jacto S/A, CEP 17580-000, Pompeia, São Paulo. 2 Programa de Pós-Graduação em<br />
Agronomia, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Estadual do Oeste do Paraná, CEP 85960-000, Marechal<br />
Cândido Rondon, Paraná.<br />
Introdução<br />
A eficiência da tecnologia de aplicação objetiva à colocação do produto no alvo para<br />
que este atue com a eficácia desejada, seja no controle de pragas e doenças ou, na<br />
fertilização foliar, cobrindo alvo com a máxima eficiência e o mínimo esforço.<br />
Devido à crescente demanda mundial por alimentos, os produtores rurais necessitam<br />
de tecnologias que favoreçam o ganho de produtividade e, além disso, propiciem baixo<br />
custo com manutenção. Para tanto, juntamente com operadores e mecânicos, os produtores<br />
precisam estar capacitados para realizar tarefas que garantam o uso correto e seguro do<br />
implemento visando a mínima depreciação e máxima eficiência de uso.<br />
Equipamento e manutenção<br />
É de responsabilidade do proprietário o armazenamento do equipamento em local<br />
adequado, a realização das manutenções preventivas e corretivas, estas realizadas por<br />
técnicos capacitados, e fornecer treinamento ao operador do equipamento.<br />
O treinamento do operador é essencial para que a tecnologia de aplicação forneça<br />
máxima eficiência. O treinamento deve ser oportunizado pelo administrador agrícola para<br />
que o operador inclua práticas adequadas que forneçam uniformidade, exatidão e<br />
segurança nas operações de aplicação. Aliado à capacitação, a escolha correta do produto
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
à ser aplicado é um fator-chave para que a aplicação obtenha sucesso, assim como a<br />
qualidade da água utilizada na pulverização, sendo o pH e pureza da água essenciais para<br />
o bom resultado final da aplicação.<br />
Em Galli e Montezuma (2005) realizaram experimentos avaliando a estabilidade da<br />
molécula de glifosato, e os resultados demonstraram que o produto manteve-se estável em<br />
água com pH 3, 5, 6 e 9, em temperatura de 35 ºC. Kogan (1997), mostrou que se reduzir o<br />
pH da solução do herbicida glifosato ao nível de 3,5, obtêm-se uma maior efetividade do<br />
produto.<br />
Preparo do equipamento<br />
Toda manutenção ou verificação do equipamento deve ser realizada com a máquina<br />
parada em local seguro e seus motores desligados. Estas operações devem ser realizadas<br />
por técnicos ou operadores capacitados, os quais devem utilizar os equipamentos de<br />
proteção individual (EPIs) adequados para cada operação. A inspeção periódica de<br />
pulverizadores é uma importante ferramenta para melhorar a tecnologia de aplicação<br />
(GIL, 2007).<br />
Devem ser realizadas verificações externas ao equipamento a fim de inspecionar os<br />
componentes mecânicos e, se necessário, promover o reparo ou troca. A máquina, para ser<br />
acoplado ao trator, deve ser feito com auxílio de pinos e correntes de segurança<br />
possibilitando movimentos e manobras sem ocorrer o desengate. Os acoplamentos da<br />
tomada de força (TDF) e da bomba de pulverização devem estar ligados ao cardan do trator,<br />
o qual deve estar lubrificado e devidamente envolvido pelas capas de proteção.<br />
O estado de conservação do reservatório de calda, assim como do agitador<br />
mecânico e das mangueiras de pulverização não devem apresentar vazamentos, acúmulo<br />
de resíduos, rachaduras e desajustes (Figura 11.1). A limpeza dos filtros depende da<br />
qualidade da água e do tipo de produto empregado na operação, recomendando-se a<br />
limpeza do filtro principal a cada abastecimento e antes da colocação dos produtos químicos<br />
no tanque, utilizando detergente neutro, escova de cerdas de nylon e/ou ar comprimido<br />
quando necessário. Os níveis de óleo do hidráulico e da bomba de aplicação devem ser<br />
verificados diariamente e serem completados ou trocados quando necessário.<br />
O manômetro deve estar bem conservado, com seu ponteiro em pleno<br />
funcionamento sendo possível a visualização da escala (Figura 11.2). Os filtros de linha<br />
devem ser limpos sempre que se abastecer o pulverizador ou quando necessário, além<br />
disso, devem ser verificados os anéis de vedação e seu posicionamento.<br />
As pontas de pulverização e válvulas devem ser desentupidos com instrumento que<br />
não danifique o orifício de vazão e nunca com a boca. Segundo os fabricantes, as pontas<br />
208
Bonadio et al.<br />
devem ser substituídas quando 10% do total das pontas de pulverização da barra<br />
apresentarem vazão maior ou igual a 10% em relação à vazão nominal da ponta.<br />
Figura 11.1 Mangueiras hidráulicas dobradas acopladas ao implemento.<br />
A<br />
B<br />
Figura 11.2 A- Manômetro com baixa visualização. B- Manômetro<br />
com ponteiro em mau funcionamento.<br />
Ao superar a vazão nominal, a ponta desgastada altera suas características podendo<br />
prejudicar a pulverização. A escolha da ponta de pulverização influência na deposição das<br />
gotas pulverizadas sobre os alvos. Galli e Arruda (1985) e Bauer e Raetano (2004), relatam<br />
que a uniformidade na cobertura de pulverização e a dimensão das gotas dependem dos<br />
pulverizadores, sendo a ponta de pulverização a parte mais importante do equipamento.<br />
Christofoletti (1999) e Ozkan (2001), afirmam que dentre as técnicas de aplicação, a seleção<br />
de pontas de pulverização mais adequadas representa uma das alternativas para redução<br />
de deriva.<br />
209
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
Regulagem do pulverizador<br />
A eficiência da aplicação de produtos associada à menor contaminação ambiental e<br />
menor custo, depende de diversos fatores, sendo que entre eles destaca-se a escolha<br />
adequada do equipamento, o funcionamento de seus componentes e sua calibração<br />
(OZKAN, 1987). Para obter sucesso da aplicação de agroquímicos, a calibração adequada<br />
do pulverizador é obrigatória, pois determinará as melhores condições operacionais da<br />
máquina (GANDOLFO; OLIVEIRA, 2006).<br />
Calibração do pulverizador<br />
Na calibração é verificado o desempenho do pulverizador, se está regulado como o<br />
previsto, e fazer os ajustes finos na pressão para as pontas de pulverização, avaliando seu<br />
desgaste e determinando o modelo ideal para o tipo de aplicação, sendo este dependente<br />
de variáveis como tipo de produto e alvo. A utilização de máquinas desreguladas, com<br />
pontas não recomendados ou desgastadas, são fatores que contribuem para a ineficiência<br />
das aplicações e contaminação ambiental (DORNELLES et al., 2009).<br />
Antes de se iniciar a calibração devem ser revisados os filtros, mangueiras, comando<br />
de aplicação, bomba e pontas. Após a revisão, a calibração pode ser realizada pelo método<br />
convencional (a) ou com auxílio de fórmula (b).<br />
a) Método convencional<br />
A calibração do pulverizador pelo método convencional é feita coletando a vazão da<br />
ponta com o copo calibrador durante o tempo em segundos que a máquina gastou para<br />
percorrer 50 metros no terreno (Figura 11.3).<br />
Coleta-se a vazão de uma ou duas pontas em cada seção de barra e faz-se a média<br />
para todas as pontas, o que pode acarretar vários erros, entre eles os de leitura. A divisão<br />
da escala do copo calibrador, que geralmente é de 20 em 20 mL, dificulta a leitura do valor<br />
exato do volume.<br />
Figura 11.3 Marcação da área percorrida pelo pulverizador para coleta de volume.<br />
210
Bonadio et al.<br />
Passos para a calibração convencional de pulverizadores:<br />
1- Marque 50 m no terreno a ser tratado;<br />
2- Abasteça o pulverizador até a metade do tanque com água limpa;<br />
3- Posicione a máquina 5 m antes da primeira marca;<br />
4- Acione a tomada de força a 540 rpm;<br />
5- Escolha a velocidade de trabalho, a qual deve permanecer constante;<br />
6- Após a máquina passar pela 1ª marca acione o cronômetro, parando-o quando<br />
atingir a 2ª marca;<br />
7- Anotar o tempo gasto para percorrer os 50 m (em terrenos irregulares realizar a<br />
operação várias vezes e estimar média);<br />
8- Com o pulverizador parado e na mesma rotação (540 rpm), libere a vazão para<br />
as pontas e regule a pressão de acordo com o tipo de ponta utilizada;<br />
9- Colete o volume da ponta durante o tempo que foi gasto para a máquina<br />
percorrer os 50 m, repetir a operação em vários bicos e estipular a média (Figura<br />
11.4);<br />
10- Faça a leitura do volume no copo medidor na coluna que corresponde ao<br />
espaçamento entre pontas.<br />
A<br />
B<br />
Figura 11.4 A- Coleta de volume com copo medidor. B- Copo medidor.<br />
b) Método de volume de calibração (fórmula)<br />
Os volumes de pulverização podem ser obtidos com auxílio da fórmula:<br />
q 600 1<br />
Q Lha<br />
v p<br />
Onde:<br />
Q= volume de pulverização (L ha -1 )<br />
q= vazão de um bico (L min -1 )<br />
p= espaçamento entre bicos na barra (m)<br />
v= velocidade de trator (km h -1 )<br />
600= fator de conversão de unidades<br />
211
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
Exemplificando:<br />
Vazão do bico: 1,5 L min -1 a 150 lbf pol -2<br />
Espaçamento entre bicos: 0,6 m Velocidade do trator: 6,0 km h -1<br />
Q <br />
1,5<br />
600 900<br />
1<br />
6<br />
0,6<br />
250Lha<br />
3,6<br />
Tecnologia de aplicação de agroquímicos<br />
A tecnologia de aplicação consiste na divisão do líquido a ser aplicado em gotas<br />
(pulverização), multiplicando o número de partículas (gotas) que conduzem os princípios<br />
ativos na direção dos alvos. Portanto, entende-se como tecnologia de aplicação o emprego<br />
de todos os conhecimentos científicos que proporcionem a correta colocação do produto<br />
biologicamente ativo no alvo, em quantidade necessária, de forma econômica, com o<br />
mínimo de contaminação de outras áreas (MATUO, 1998).<br />
Sendo assim, torna-se fundamental o conhecimento de como otimizar a aplicação a<br />
fim de minimizar os prejuízos e os problemas decorrentes das perdas por deriva e<br />
evaporação, da velocidade de trabalho do pulverizador, do tamanho das gotas e de outros<br />
fatores, e com isso, diminuindo os custos de produção e de contaminação ambiental.<br />
Conceito de alvo<br />
Alvo é aquilo que foi escolhido para ser atingido no processo de aplicação, sendo<br />
que em função do tipo de alvo, a pulverização escolhida deverá ter características<br />
específicas para melhor atingi-lo. São vários os tipos de alvo a serem cobertos em uma<br />
aplicação, devendo-se realizar um estudo prévio das características dos alvos, analisando<br />
fatores como: movimentação das folhas, estágio de desenvolvimento; cerosidade,<br />
pilosidade, rugosidade, face da folha em que a cobertura é mais importante (abaxial/adaxial)<br />
e arquitetura de dossel da planta.<br />
O seu<br />
alvo é?<br />
SOLO<br />
PLANTA<br />
Qual a parte da<br />
planta que ele se<br />
encontra?<br />
FOLHAS<br />
RAMOS<br />
FLORES<br />
FRUTOS<br />
Quais folhas?<br />
TODAS<br />
DE CIMA<br />
DE BAIXO<br />
Face da folha?<br />
ABAXIAL<br />
ADAXIAL<br />
Qual a cobertura<br />
necessária para o<br />
produto a ser<br />
aplicado?<br />
MENOR<br />
MAIOR<br />
212
Bonadio et al.<br />
Cobertura<br />
A cobertura refere-se à intensidade de gotas depositadas no alvo no momento da<br />
aplicação. As escolhas do tipo de produto a ser aplicado (Tabela 11.1), volume de<br />
pulverização, tamanho da gota, uso de espalhante (surfactante) e redução das perdas estão<br />
intimamente ligadas à cobertura.<br />
O volume de pulverização é comumente utilizado para modificar a cobertura e<br />
tamanho de gota, portanto ambas devem ser analisadas no momento da escolha da técnica<br />
de pulverização para que a cobertura seja eficiente e desejada (Figura 11.5).<br />
Tabela 11.1 Quantidade de gotas cm -2 em função do tipo de produto utilizado<br />
PRODUTO GOTAS/CM 2<br />
Inseticida Sistêmico 20 a 30<br />
Inseticida de Contato 50 a 70<br />
Herbicidas Pré-Emergentes 20 a 30<br />
Herbicidas Pós-Emergentes - Sistêmicos 20 a 30<br />
Herbicidas Pós-Emergentes - Contato 30 a 40<br />
Fungicidas - Sistêmicos 50 a 70<br />
Fungicida - Contato Mais de 70<br />
Figura 11.5 Tamanho de gotas em função do volume de<br />
pulverização.<br />
Condições climáticas<br />
A adequação da tecnologia de aplicação às condições climáticas favorece a<br />
eficiência da aplicação. Geralmente, devem ser evitadas as aplicação com umidade relativa<br />
213
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
do ar abaixo de 50% e temperatura ambiente superior aos 30 ºC. A velocidade do vento no<br />
momento da aplicação influencia na deposição de gotas no alvo, sendo valores entre 3 e 10<br />
km h -1 utilizados como referência para a maioria das aplicações. No caso de velocidade de<br />
vento superior a 10 km h -1 pode ocorrer o aumento da deriva, principalmente quando<br />
utilizadas gotas finas ou muito finas, implicando em perdas e aumento no custo da aplicação<br />
(Tabela 11.2). Ausência de vento também pode ser prejudicial, em função da chance de<br />
ocorrer ar aquecido ascendente, o que dificulta a deposição das gotas pequenas, o vento “0”<br />
pode influenciar na diminuição da penetração das gotas no dossel da planta.<br />
Tabela 11.2 Exemplo de relação prática entre as condições climáticas e a escolha do<br />
tamanho das gotas<br />
Classes de gotas de acordo com as condições climáticas<br />
Fatores<br />
Muito finas ou<br />
Finas<br />
Finas ou Médias Médias ou Grossas<br />
Temperatura Abaixo de 25ºC 25 a 28ºC Acima de 28ºC<br />
Umidade relativa Acima de 70% 60 a 70% Abaixo de 60%<br />
Fonte: Antuniassi et al., (2005).<br />
Penetração e arquitetura das plantas<br />
A incidência de pragas e/ou doenças possui características particulares, variando os<br />
locais de ataque e com isso, podendo dificultar a eficiência da aplicação, como em partes<br />
baixas de uma planta com alta densidade foliar. Considerando-se o grau de<br />
desenvolvimento vegetativo no momento das aplicações, muitas vezes com total<br />
fechamento e grande área foliar, as técnicas de aplicação precisam oferecer a máxima<br />
capacidade de penetração na massa de folhas e melhor cobertura possível, mesmo para a<br />
aplicação de defensivos com características de ação sistêmica.<br />
Plantas com padrão foliar mais ereto, como as gramíneas (trigo, milho, pastagem)<br />
apresentam baixa resistência a penetração do produto quando comparadas com as<br />
leguminosas (soja, feijão, amendoim). A arquitetura inclui diversos caracteres, como número<br />
de hastes e ramos, estrutura de hastes ou ramos (número e comprimento dos entrenós), e<br />
estrutura, tamanho e orientação de folhas (HUYGHE, 1998).<br />
Volume e aditivos de calda<br />
214<br />
O volume de calda é essencial para atingir o sucesso na aplicação. Estipular o<br />
volume de calda depende do tipo de alvo a ser atingido, do tamanho das gotas, da
Bonadio et al.<br />
necessidade de cobertura, do tipo de ação do produto aplicado e da tecnologia de aplicação.<br />
Geralmente, as aplicações de volume muito pequeno acabam sendo realizado com gotas<br />
muito finas, o que aumenta o risco de perdas, principalmente por evaporação ou deriva. Por<br />
outro lado, volumes altos podem ocasionar saturação da calda por sobre as folhas e<br />
escorrimento.<br />
Recomenda-se que as aplicações utilizando volumes de calda muito baixos sejam<br />
realizadas com auxílio de tecnologias de controle de evaporação da água, a substituição da<br />
água por outro meio ou o uso de adjuvantes. Os adjuvantes podem atuar em todas as<br />
etapas do processo de aplicação de um produto fitossanitário, desde a formação das gotas<br />
(pulverização), até a ação biológica do ativo no alvo. Os espalhantes (surfatantes) tem como<br />
função aumentar a área de contato das gotas com os alvos, melhorando o espalhamento da<br />
calda e o molhamento da superfície tratada.<br />
O uso de óleo na calda tem a função de melhorar a penetração e aderência do<br />
produto aplicado no alvo. Os óleos também atuam na formação de gotas, ocasionando o<br />
aumento no tamanho médio das gotas e reduzindo a formação de gotas muito finas e com<br />
isso, a deriva. Ocasionalmente, o óleo pode melhorar o espectro de gotas, reduzindo a<br />
variação no tamanho das gotas produzidas no processo de pulverização.<br />
Burr e Warren (1972), estudaram o efeito de um óleo isoparafínico como carregador<br />
do 2,4 D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) em folhas de tiririca, onde, após três dias,<br />
aproximadamente 43% do herbicida foi absorvido quando aplicado juntamente com óleo,<br />
enquanto que apenas 18% foi absorvido quando aplicado em água pura.<br />
Características das pontas de pulverização<br />
a) Nomenclatura<br />
O uso de nomenclatura para diferenciar as pontas de pulverização serve para<br />
auxiliar o usuário no momento da aquisição. Nome, ângulo e vazão são informações que<br />
devem ser consideradas para que seja possível atender a necessidade do aplicador<br />
(Figura 11.6).<br />
Nome da ponta<br />
Galão americano min -1<br />
Ângulo de aplicação<br />
Figura 11.6 Nomenclatura para diferenciar as pontas de pulverização.<br />
<strong>215</strong>
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
b) Vazão (Norma ISO 10625)<br />
Na maioria, as pontas disponíveis no mercado apresentam vazões padronizadas<br />
pela norma ISO, sendo esta identificada por meio de cores (Tabela 11.3). No caso de pontas<br />
sem padronização ISO, é necessária a disponibilização da tabela de vazão pelo fabricante.<br />
Tabela 11.3 Tabela de classificação de pontas de acordo com a vazão<br />
Pressão Cor do Bico Vazão L min -1<br />
Laranja (01) 0,4<br />
Verde (0,15) 0,6<br />
Amarelo (02) 0,8<br />
3 Bar<br />
Azul (03) 1,2<br />
Vermelho (04) 1,6<br />
Marrom (05) 2,0<br />
Cinza (06) 2,4<br />
Branco (08) 3,2<br />
c) Distribuição da vazão<br />
Corresponde a distribuição da calda ao longo da faixa de aplicação. Pode ser medida<br />
individualmente por ponta ou na faixa de deposição das pontas na barra. Recomenda-se<br />
aferir no momento da calibragem, evitando assim falhas no tratamento e na eficiência da<br />
aplicação, ocasionado pela concentração ou ausência de produto em uma determinada<br />
área.<br />
Classes de gotas<br />
As gotas produzidas por uma ponta podem ser classificadas em “muito finas”, “finas”,<br />
“médias”, “grossas” e “muito grossas”. O tamanho de gotas pode influenciar a capacidade de<br />
a pulverização cobrir o alvo de forma eficiente garantindo a penetração na massa das<br />
folhas. Gotas de tamanhos menores oferecem maior número de gotas cm -2 , assim como<br />
maior capacidade de penetração, e são recomendadas quando é necessária boa cobertura<br />
e boa penetração nos alvos. Porém, gotas menores podem ser mais suscetíveis à<br />
evaporação e aos processos de deriva. Geralmente nos sistemas de produção, as gotas<br />
mais grossas são preferíveis na aplicação de herbicidas de ação sistêmica (ex: Glifosato),<br />
enquanto gotas finas são recomendadas na aplicação de fungicidas e inseticidas por estes<br />
apresentam ação sistêmica menor que o herbicida.<br />
216
Bonadio et al.<br />
A gota gerada pela ponta de pulverização é o resultado de um planejamento<br />
realizado através da análise de vários fatores como: alvo, cobertura, volume de calda,<br />
penetração, entre outros. Para cada grupo de pontas é atribuída uma classe de gota, as<br />
quais variam de muito fina a extremamente grossa (Figura 11.7), sendo influenciada pela<br />
variação de pressão a ser exercida.<br />
Muito Fina Fina Média<br />
Grossa Muito Grossa Extremamente Grossa<br />
Figura 11.7 Modelos de pontas e suas respectivas classes de gota.<br />
Tipos de pontas<br />
É importante ressaltar que o custo dos produtos aplicado no processo de<br />
pulverização que passam pelas pontas, é muito maior que o custo das próprias pontas.<br />
a) Tipo cone vazio e cone cheio<br />
Ponta com orifício em forma circular e seguido de um tubo helicoidal (caracol), que<br />
geram rotação ao escoamento do líquido. Apresentam distribuição circular, com pouca<br />
presença de gotas no centro do cone (Figura 11.8). Apresentam ângulos que variam de 60º<br />
a 100º.<br />
Igualmente ao cone vazio, apresenta orifício em forma circular seguido de tubo<br />
helicoidal, porém com preenchimento do cone. O produto é distribuído desde as<br />
extremidades do cone até o centro, são caracterizados por terem ângulos entre 20º e 60º.<br />
217
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
A B<br />
Figura 11.8 Pontas de pulverização com jato cônico. A-<br />
Cone Vazio. B- Cone Cheio. Fonte: ANDEF (2004).<br />
b) Tipo leque<br />
Pontas em formas de fendas que apresentam jato plano e deposição de forma linear.<br />
Geralmente trabalham em baixa pressão (15 a 60 psi). Este tipo de ponta apresenta duas<br />
variações que influenciam na distribuição de seu volume, leque plano padrão e leque plano<br />
uniforme (Figura 11.9).<br />
O tipo plano padrão é um dos mais utilizados em equipamentos de barra. Como<br />
característica particular há necessidade dos jatos se cruzarem no momento da pulverização,<br />
além de adequar a altura da barra, o ângulo de aplicação da ponta e o espaçamento entre<br />
pontas para que ocorra a sobreposição de forma ideal.<br />
O leque de plano uniforme são pontas que apresentam distribuição uniforme ao<br />
longo da faixa aplicada, não sobrepondo o jato. São comumente utilizados em<br />
pulverizadores costais ou em aplicações dirigidas.<br />
Figura 11.9 Ponta leque plano padrão e plano<br />
uniforme. Fonte: ANDEF (2004).<br />
Avaliando a cobertura gerada por diferentes pontas de pulverização Cunha e Ruas<br />
(2006), constataram que as pontas de jato plano padrão conferiram deposição média<br />
superior nas folhas baixeiras das plantas de soja quando comparadas as pontas de jato<br />
plano de pré-orifício.<br />
218
Bonadio et al.<br />
Soluções e inovações<br />
Podemos dividir as tecnologias de aplicação em três grandes áreas:<br />
Soluções para veículos;<br />
Soluções para pulverizações;<br />
Soluções para navegação/gerenciamento.<br />
Para veículos as soluções abrangem motor, transmissão, freios, chassi, conforto e<br />
segurança. Nas soluções para pulverizações incluem-se o controle de vazão, estabilidade<br />
da barra de pulverização, altura de barra e pontas de pulverização. No caso de soluções<br />
para navegação e gerenciamento, o software utilizado na navegação, monitor, controladores<br />
eletrônicos de vazão precisos, telemetria, entre outros.<br />
Sistema vortex (soluções para pulverizações)<br />
Tecnologia com objetivo de aumentar a penetração das gotas no dossel da planta,<br />
assim a cultura capta mais gotas na face abaixo (inferior) da folha devido à deflexão do ar<br />
pela superfície do solo, aumentando a eficiência na aplicação de produtos que tenham como<br />
alvo esta região da folha além de, atingir com maior precisão plantas daninhas suprimidas<br />
por plantas cultivadas. Com a utilização de ventiladores com rotação variável no centro da<br />
barra, produzindo um volume de ar que é distribuído na barra por um ducto inflado.<br />
O sistema Vortex também diminui a deriva e exposição aos produtos, além de<br />
aumentar o rendimento operacional das aplicações, pois gera menores volumes de calda e<br />
reabastecimentos, maior velocidade de deslocamento e ampliação dos horários de<br />
pulverização. O sistema proporciona uma melhor cobertura do alvo, pois possibilita com<br />
gotas menores, minimizando as perdas por deriva (Figura 11.10).<br />
125 L ha -1<br />
(com)<br />
125 L ha -1<br />
(sem)<br />
Figura 11.10. Eficiência na cobertura de alvo com e sem o uso da<br />
tecnologia Vortex.<br />
A regulagem da rotação do ventilador (Figura 11.11A) e do ângulo das canaletas de<br />
saída de ar (Figura 11.11B) são componentes essenciais para uma pulverização ideal. A<br />
219
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
velocidade do ventilador de ar deve estar em conformidade com o alvo da aplicação, sendo<br />
assim:<br />
Início de desenvolvimento: Vê-se mais o solo do que folhas. Neste caso não<br />
é necessária a utilização do ventilador;<br />
Desenvolvimento intermediário: É possível visualizar o solo nas entrelinhas,<br />
deve-se utilizar de 40 a 60% da velocidade total do ar;<br />
Cultura com alta densidade de folhas: Não se observa o solo portanto,<br />
recomenda-se utilizar acima de 80% da velocidade total de ar.<br />
A<br />
Figura 11.11 Detalhes do sistema Vortex. A- ventiladores no centro da<br />
barra. B- canaletas de saída de ar.<br />
B<br />
Segundo Raetano (2007), em lavouras de soja com presença de Phakopsora<br />
pachyrhizi apresenta os sintomas iniciais no terço inferior do dossel, sendo necessária<br />
aplicação de fungicida que atinja o alvo, pois muitos fungicidas de ação sistêmica de plantas<br />
dicotiledôneas são translocados a pequenas distâncias dentro da folha, sendo necessária<br />
boa cobertura para uma boa eficiência, o que é favorecido pelo uso do sistema Vortex.<br />
Várias pesquisas mostram que a assistência de ar junto à barra de pulverização, reduz a<br />
deriva, favorece a penetração das gotas no dossel da cultura e melhora a distribuição da<br />
pulverização (TAYLOR et al., 1989; COOKE et al., 1990).<br />
Em estudo sobre as diferentes velocidades da assistência de ar na barra de<br />
pulverização, Raetano e Bauer (2003) concluíram que quando utilizado em plena<br />
capacidade, o ventilador juntamente com o adequado, resultou melhores níveis de cobertura<br />
na face abaxial dos folíolos baixeiros na cultura do feijão.<br />
Veículo Ground Clearance (vão livre)<br />
220<br />
Os veículos com uma grande distância entre o eixo do chassi e o solo (vão livre), na<br />
maioria com 140 cm e autopropelidos, permitem aplicações durante todo o desenvolvimento
Bonadio et al.<br />
das culturas sem causar danos (Figura 12.12). O chassi desses pulverizadores tem<br />
estruturas leves e resistentes, devendo ser o mais flexível possível para suportar e superar<br />
as adversidades dos terrenos. As barras de pulverização podem ser instaladas na parte<br />
frontal ou traseira dos pulverizadores autopropelidos, possuem acionamento hidráulico com<br />
sistema autonivelante e medem de 15 até 48 m de comprimento.<br />
O veículo com grande vão livre deve proporcionar uma elevada capacidade<br />
operacional, baixo consumo de combustível, robustez, baixo custo de manutenção, conforto,<br />
facilidade operacional, segurança e agilidade. Desde o assento, coluna de direção, até a<br />
visibilidade da cabine e o acesso a ela, são itens que geram conforto na hora do trabalho.<br />
Favorecendo a tecnologia de aplicação, a transmissão independente de cada roda evita<br />
patinagem dentro da área cultivada, a velocidade de deslocamento pode atingir até<br />
65 km h -1 , dependendo das condições do trajeto e, velocidade de trabalho acima de<br />
30 km h -1 . Possibilitar um controle de rotação para proporcionar torque ideal para as<br />
operações leva a uma economia de combustível e redução de custos operacionais.<br />
Figura 12.12 Veículo autopropelido e grande vão livre.<br />
Os pneus devem ser ideais para trabalhar com segurança apresentar, durabilidade,<br />
maior raio (maior vão livre) e elasticidade para suportar mais carga e diminuir os<br />
reabastecimentos. Sistemas de frenagem ABS, do tipo anti-bloqueio para evitar que as<br />
rodas travem. Um sistema de suspensão pneumática independente confere maior<br />
estabilidade ao conjunto de barras e eficiência na aplicação. O baixo custo de manutenção e<br />
o acesso livre para inspecionar, diagnosticar, lubrificar e regular à mão é uma vantagem<br />
para o operador, que pode realizá-los na lavoura, desde que esteja seguro.<br />
No setor da pulverização, o controle eletrônico de vazão confere respostas mais<br />
rápidas e precisas no controle da dosagem e garantem maior qualidade na aplicação dos<br />
produtos. O circuito percorrido pelo produto também deve ser beneficiado para que o<br />
221
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
sucesso da aplicação seja alcançado, sendo assim, a facilidade na calibração, limpeza e<br />
qualidade na aplicação do produto nas bordaduras, economizando tempo, insumos e<br />
protegendo o meio ambiente. A altura de barras, seu comprimento e estabilização<br />
proporcionam mais qualidade na aplicação mesmo em terrenos mais ondulados e com<br />
culturas altas.<br />
Atualmente, com a evidência da agricultura de precisão na agropecuária, algumas<br />
tecnologias acopladas aos sistemas de aplicação são essenciais para o sucesso do<br />
processo de pulverização. A possibilidade de utilizar serviços e informações para melhorar a<br />
precisão das operações, gerenciar a qualidade e o rendimento operacional, reduzir custo,<br />
minimizar impactos ambientais e maximizar o lucro, fazem da agricultura de precisão um<br />
modelo a ser seguido e praticado em todos os sistemas produtivos. Um exemplo é o uso da<br />
plataforma OTMIS (Jacto ® ), a qual gera soluções para a agricultura de precisão.<br />
Algumas aplicações do sistema OTMIS ® , como o controlador automático bico a bico,<br />
permite configurar a largura de trabalho, a abertura e fechamento automático do bico<br />
proporcionar, economia, precisão e menor impacto ambiental. Sensores de temperatura e<br />
umidade possibilitam o monitoramento das condições atmosféricas para uma pulverização<br />
de qualidade, medindo a umidade, temperatura, velocidade de vento, pressão e ponto de<br />
orvalho.<br />
Coletor de dados remoto<br />
Telemetria é um sistema de transmissão e gerenciamento de informações<br />
georeferenciadas que permite a transferência dos dados operacionais do veículo para o<br />
software específico na web através de sinal de celular ou rede wireless (Wi-Fi).<br />
A partir do acesso a estas informações na plataforma, é possível visualizar mapas<br />
com diversas informações, gerenciar melhor as operações e precisar o processo de tomada<br />
de decisão (Figura 11.13). O Coletor de dados remoto é um módulo eletrônico responsável<br />
pelo gerenciamento e monitoramento de veículos através de tecnologias de comunicação<br />
sem fio. As principais funções são:<br />
Armazenar informações georeferenciadas e dados operacionais do veículo em<br />
um banco de dados local;<br />
Transmitir as informações mais recentes quando uma rede sem fio estiver<br />
disponível (GPRS ou Wi-Fi);<br />
Receber e processar atualizações disponíveis no servidor;<br />
Priorizar a conexão entre as redes sem fio quando disponível (Wi-Fi ou GPRS).<br />
Esses sistemas de informações são utilizados para manipular, sintetizar, pesquisar,<br />
editar e visualizar informações, geralmente armazenadas em bases de dados<br />
222
Bonadio et al.<br />
computacionais. Essas informações permitem a manutenção de inventários, julgamento da<br />
suscetibilidade de áreas para diferentes propósitos, auxílio a usuários na tomada de<br />
decisões em processos de planejamento e realizar análises preditivas.<br />
Figura 11.13 Processo de transmissão de informações e dados do veículo para um banco<br />
de dados.<br />
Considerações finais<br />
O emprego de conhecimentos científicos na tecnologia de aplicação proporciona a<br />
correta deposição do produto biologicamente ativo no alvo na quantidade adequada, de<br />
forma econômica e como mínima contaminação ao meio ambiente. Desta forma, as técnicas<br />
de pulverização exige a compreensão de que as variáveis como o alvo, a umidade,<br />
temperatura, cultura e tipo de patógeno atuam de maneira integrada, portanto deve-se ter<br />
acuidade na interpretação das variáveis, as quais são responsáveis pela eficácia no controle<br />
do alvo.<br />
A definição dos parâmetros que serão adotados em uma aplicação é de extrema e<br />
fundamental importância para redução dos riscos que envolvem a atividade de aplicação de<br />
defensivos. Por isso, sempre deve-se ter atenção máxima com relação as aspectos<br />
fundamentais que norteiam as operações de pulverização de defensivos agrícolas.<br />
223
Tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas: inovações<br />
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225
Capítulo 12<br />
Secagem de grãos<br />
Adriano Divino Lima Afonso<br />
Curso de Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Estadual do Oeste do Paraná, CEP 85819-110,<br />
Cascavel, Paraná.<br />
Introdução<br />
A preservação da quantidade física, química e biológica dos produtos agrícolas<br />
durante as etapas de processamento e armazenamento é o principal objetivo de uma<br />
unidade armazenadora de grãos. Há diversos fatores que interferem na preservação da<br />
qualidade dos produtos, sendo que o teor de umidade é sem dúvida um dos mais<br />
importantes, juntamente com a temperatura do produto. O produto agrícola apresenta uma<br />
quantidade de água, quando atinge o ponto máximo de maturação fisiológica que é<br />
incompatível com as boas práticas de armazenamento após a colheita. Assim, o produto ao<br />
ser colhido com teor de umidade não recomendado para o armazenamento seguro deverá<br />
ser imediatamente seco, objetivando reduzir a quantidade de água disponível para as<br />
atividades biológicas das pragas, particularmente dos fungos, que são os principais<br />
causadores de deterioração do produto agrícola armazenado. A redução da quantidade de<br />
água presente no interior do grão permitirá que o mesmo seja conservado em silos ou<br />
armazéns por longos períodos de tempo.<br />
A forma mais comum de redução da quantidade de água disponível e,<br />
consequentemente do teor de umidade do produto, é através do processo de secagem.<br />
Esse processo pode ocorrer naturalmente no campo, sobe efeito das condições climáticas<br />
naturais. No entanto, devido a diversos fatores que interferem na qualidade do produto<br />
durante o processo de secagem natural no campo, tais como infestação de pragas e<br />
condições climáticas adversas, o produto é colhido pelo produtor com teor de umidade<br />
elevado, acima de 14% e, seco artificialmente com a utilização de equipamentos<br />
denominados de secadores de grãos. Esses equipamentos são utilizados com finalidade de<br />
reduzir rapidamente o teor de umidade do produto até o nível considerado seguro para o<br />
armazenamento. O processo de secagem artificial pode ser realizado basicamente em duas
Afonso<br />
condições de secagem: baixa temperatura e alta temperatura. O referencial limite entre as<br />
duas situações é a temperatura do ar de secagem, sendo que, temperatura inferior a 40ºC é<br />
considerado sistema de secagem a baixa temperatura e, acima desse valor, secagem a alta<br />
temperatura.<br />
Normalmente o processo de secagem a baixa temperatura é realizado quando se<br />
objetiva um produto de qualidade superior, como no caso de sementes ou, quando o<br />
processamento dispõe-se de tempo para que o mesmo seja realizado, como no processo de<br />
secagem em propriedades agrícolas, onde a quantidade de grãos a ser processado é<br />
relativamente pequena. No Brasil, a maioria do procedimento de secagem é realizada em<br />
condições de alta temperatura, com exceção ao processo de secagem de produtos<br />
agrícolas que se destinam a produção de sementes.<br />
Para a realização do processo de secagem em alta temperatura utilizam-se<br />
secadores de grãos com grandes capacidades de processamentos (acima de 20 toneladas<br />
por hora) e elevadas temperaturas do ar de secagem, normalmente acima de 80ºC. Em<br />
algumas situações são observados valores de temperatura do ar de secagem na faixa de<br />
110 a 120ºC, visando reduzir o tempo de secagem e aumentar a capacidade de secagem do<br />
secador. Esse procedimento realizado pelos operadores de secadores de aumentar a<br />
temperatura de secagem poderá acarretar diversos danos aos produtos agrícolas, os quais<br />
podem ser visíveis, como a presença de trincas, escurecimento ou queima superficial dos<br />
grãos, ou danos imperceptíveis, como na redução de energia metabolizável disponível pelo<br />
grão.<br />
A Figura 12.1 mostra duas amostras de grãos de milho secas com baixa e alta<br />
temperatura de secagem. Nota-se que o milho seco à alta temperatura do ar de secagem<br />
apresenta-se na coloração escurecida, com grãos quebrados, lascados e trincados, bem<br />
como maior presença de pó em sua superfície.<br />
Figura 12.1 Grãos de milho seco a baixa temperatura e alta temperatura.<br />
227
Secagem de grãos<br />
Observa-se que na prática os operadores de secadores desconhecem os princípios<br />
de secagem dos grãos e buscam unicamente a redução do tempo de secagem pelo<br />
aumento da temperatura do ar de secagem.<br />
Princípio de secagem de grãos<br />
Para melhor entendimento do processo de secagem que ocorre no interior dos<br />
secadores de grãos, o operador de secador ou o profissional responsável pela secagem<br />
deve ter conhecimento de como se dá o processo de secagem na câmara de secagem e no<br />
interior do grão. Esse conhecimento permitirá ao mesmo entender que processo de<br />
secagem, que se constitui da retirada ou saída de água do interior do grão, é um processo<br />
que demanda tempo e ocorre segundo princípios de termodinâmica, envolvendo fenômenos<br />
de transferência de calor e massa entre o ar de secagem e o grão.<br />
No processo de secagem há transferência de calor entre o ar de secagem e o grão.<br />
O ar de secagem cederá energia nas formas de calor sensível, que será responsável pelo<br />
aquecimento do grão e, calor latente de vaporização, que será responsável pela evaporação<br />
da água livre presente nos poros do grão. Há ainda no processo de secagem a transferência<br />
de massa entre o grão e o ar de secagem. Na transferência de massa o grão cederá água<br />
na forma de vapor para o ar de secagem, resultando na secagem ou redução do teor de<br />
umidade do grão.<br />
A Figura 12.2 ilustra os processos de transferência de calor e massa entre o ar de<br />
secagem e o grão. Antes do ar de secagem entrar em contato com o grão no interior da<br />
câmara de secagem do secador, o mesmo possui determinada temperatura e umidade<br />
relativa. Ao atravessar a câmara de secagem e entrar em contato com o grão, o ar de<br />
secagem trocará calor e massa com o mesmo. O ar ao sair da câmara de secagem,<br />
denominado de ar de exaustão, sairá com temperatura inferior ao de sua entrada e com<br />
umidade relativa superior. No interior da câmara de secagem o ar cederá calor para o grão<br />
na forma de calor sensível e latente de vaporização, o que resulta na redução da<br />
temperatura do ar e aumento da umidade relativa, devido à absorção água do grão. Por<br />
outro lado, o grão antes de entrar na câmara de secagem possui determinada temperatura e<br />
teor de umidade. Ao entrar em contato com o ar de secagem no interior da câmara de<br />
secagem, ocorrerão as trocas de calor e massa. Ao sair da câmara de secagem, o grão<br />
sairá com temperatura superior a de sua entrada, devido à transferência de calor sensível<br />
do ar de secagem para o grão. O grão sairá também da câmara de secagem com teor de<br />
umidade inferior ao de sua entrada, pois transferirá água na forma de vapor d’água para o<br />
ar, reduzindo o teor de umidade.<br />
228
Afonso<br />
Figura 12.2 Processo de transferência de calor de<br />
massa entre o ar de secagem e o grão.<br />
Como o processo de secagem envolve uma quantidade de ar necessária para<br />
transferir calor e absorver água de determinada quantidade de grãos presentes no interior<br />
da câmara de secagem, tão importante quanto à disponibilidade de calor para evaporar a<br />
água é a vazão de ar, proporcionada pelos exaustores existentes no secador de grãos, que<br />
deve ser condizente com a capacidade de remoção de água por intervalo de tempo. Além<br />
disso, a velocidade do ar no interior da câmara de secagem também é um importante<br />
componente no processo de secagem. A velocidade do ar em relação ao grão tem que ser<br />
adequada para permitir as trocas de calor e massa entre o ar de secagem e o grão. Se a<br />
velocidade do ar relativa ao grão for elevada, não ocorrerão as trocas de calor e massa na<br />
intensidade adequada e, portanto, o rendimento e a eficiência energética do secador serão<br />
baixos. Nesse caso, o ar de exaustão sairá nos exaustores ainda com potencial de<br />
secagem, ou seja, com temperatura alta e umidade relativa baixa, indicando que as trocas<br />
de calor e massa não ocorreram corretamente.<br />
No final do processo de secagem o produto quando o mesmo é retirado do secador<br />
com teor de umidade desejado ou recomendado para o armazenamento seguro, o grão<br />
apresenta-se com gradiente de água em seu interior, sendo que a região externa próxima à<br />
superfície apresenta-se mais seca, enquanto que a região central está mais úmida. O<br />
gradiente de água se deve ao fato do processo de saída de água do grão ocorrer no sentido<br />
da superfície para o seu interior, ou seja, quando o grão é retirado do secador com<br />
determinado teor de umidade, por exemplo com 14%, o grão ainda tem uma quantidade de<br />
água que está em maior quantidade ou concentração em seu interior ou centro do que<br />
próximo a sua superfície. É comum verificar depois da retirada do produto do secador e seu<br />
armazenamento no silo a ocorrência de um pequeno aumento no teor de umidade do grão<br />
depois de decorrido determinado tempo de descanso. O pequeno aumento relativo do teor<br />
229
Secagem de grãos<br />
de umidade verificado pelos determinadores de umidade se deve principalmente a<br />
redistribuição de água no interior do grão, através do processo de difusão, onde a água em<br />
maior concentração na região central do grão flui para a região próxima a superfície do grão,<br />
que se encontra mais seca. Dependendo do determinador de umidade e da temperatura do<br />
grão no momento da determinação do teor de umidade, esse relativo aumento do teor de<br />
umidade poderá ser maior ou menor. Portanto, não há um ganho de água do grão no interior<br />
do armazém após o processo de secagem e sim, uma redistribuição de água no interior do<br />
grão, tendo-se a falsa interpretação de que determinada quantidade de água foi absorvida<br />
pelo grão.<br />
Similar à existência do gradiente de água, o grão apresenta quando de sua retirada<br />
ou saída do secador um gradiente de temperatura, sendo que a região próxima à superfície<br />
apresenta-se mais quente, enquanto a região central encontra-se mais fria. Essa diferença<br />
de temperatura se deve principalmente a três fatores. O primeiro é que a superfície do grão<br />
está em contato direto com o ar de secagem, o que fará que a temperatura na superfície do<br />
grão seja mais elevada. O segundo fator é que o processo de transferência de calor se dá<br />
de fora para dentro e, conseqüentemente, a região mais externa do grão estará mais quente<br />
do que a região interna. O terceiro fator e talvez o mais importante seja que, à medida que o<br />
processo de secagem ocorre de fora para dentro no grão, a região mais externa é composta<br />
relativamente de maior quantidade de matéria seca, pois a água nessa região foi retirada<br />
primeiramente. O calor disponibilizado pelo ar de secagem é utilizado para aquecimento<br />
(calor sensível) e evaporação de água (calor latente de evaporação); no entanto, como a<br />
região superficial do grão está seca, maior quantidade de calor sensível será utilizada para<br />
aquecimento do grão ou de sua matéria seca, sendo responsável pela maior temperatura na<br />
região interna próxima a superfície do grão. Assim, as temperaturas da região mais externa<br />
do grão e de sua superfície podem atingir valores suficientemente altos de tal forma a<br />
causar danos no grão, como escurecimento de sua superfície, queima de constituintes<br />
orgânicos que compõe a matéria seca, entre outros danos.<br />
Representação do processo de secagem no gráfico psicrométrico<br />
A representação do processo de secagem no gráfico psicrométrico é mostrada na<br />
Figura 12.3. O processo de secagem é considerado na teoria um processo de resfriamento<br />
adiabático, ou seja, é um processo onde ocorre o resfriamento do ar mantendo-se a entalpia<br />
constante. Na prática verifica-se que a entalpia não permanece constante, devido às perdas<br />
de energia para o ambiente externo, principalmente por condução através das chapas<br />
metálicas que compõem a estrutura do secador.<br />
230
Afonso<br />
Considerando a entalpia constante no processo de secagem, o ar de secagem com<br />
temperatura (Ts), umidade relativa (URs) e razão de umidade (W1) ao passar pela camada<br />
de grãos no interior da câmara de secagem reduz a temperatura para a temperatura de<br />
exaustão (Tex), aumenta a umidade relativa (URex) e a razão de umidade (W2). A diferença<br />
– W1) significa a quantidade de água que foi<br />
absorvida pelo ar para cada quilograma de ar seco que passou pelo produto na câmara de<br />
secagem. A umidade relativa de exaustão (URex) e a temperatura de exaustão (Tex)<br />
indicadas no Gráfico Psicrométrico da Figura 12.3 estão representando valores médios. De<br />
maneira geral, no início do processo de secagem quando o grão apresenta maior teor de<br />
umidade, a umidade relativa de exaustão é maior, podendo o valor se aproximar de 100% e,<br />
a temperatura de exaustão é menor, com saída de ar úmido e mais frio no exaustor do<br />
secador. À medida que o grão vai cedendo água para o ar, a quantidade de água evaporada<br />
vai reduzindo e, conseqüentemente, a umidade relativa de exaustão decresce e a<br />
temperatura de exaustão aumenta, saindo o ar mais seco e quente no exaustor do secador.<br />
A variação da umidade relativa e da temperatura do ar de exaustão é devido à menor<br />
quantidade de água no interior do grão à medida que o mesmo vai secando, sendo utilizada<br />
menor quantidade de calor latente de vaporização e maior quantidade na forma de calor<br />
sensível, que é responsável pelo aumento no aquecimento do grão a medida que o mesmo<br />
encontra-se mais seco (teor de umidade inferior a 17%) e do ar de exaustão na saída do<br />
exaustor do secador.<br />
Figura 12.3 Representação gráfica do processo de secagem no<br />
gráfico psicrométrico.<br />
Portanto, a umidade relativa de exaustão e a temperatura de exaustão do ar na saída<br />
do secador são valores variáveis e dependem fundamentalmente da temperatura e do teor<br />
231
Secagem de grãos<br />
de umidade do produto no interior da câmara de secagem, da velocidade do ar de secagem<br />
relativamente à do grão e, das condições de temperatura e umidade relativa do ar de<br />
secagem. Na prática a variação de temperatura do ar de exaustão pode ser comprovada<br />
pela variação da temperatura do sensor instalado próximos aos exaustores de ar do secador<br />
de grãos. Quanto maior a temperatura do ar de exaustão, maiores são as perdas de energia<br />
no sistema de secagem, resultando na redução da eficiência energética do secador.<br />
Processo de saída de água do interior do grão<br />
O princípio fundamental que rege a saída da água do interior do grão é a diferença<br />
de pressão de vapor d’água existente entre a água presente no ar de secagem e a água<br />
presente no interior do grão. A água presente no ar de secagem encontra-se na fase de<br />
vapor, assim possui determinada pressão de vapor d’água em função da temperatura e<br />
pressão atmosférica. A água no interior do grão está na fase líquida. A água presente no<br />
interior do grão ao ser aquecida pelo ar de secagem aumenta sua pressão de vapor d’água.<br />
Se a pressão de vapor d’água no interior do grão for maior que a pressão de vapor d’água<br />
do ar de secagem, a água em fase de vapor sairá do interior do grão (processo de<br />
dessorção) e será absorvida pelo ar de secagem. Caso as duas pressões de vapor d’água<br />
sejam iguais, diz-se que ocorreu o equilíbrio higroscópio entre o ar de secagem e o grão,<br />
nesse caso, não haverá o processo de secagem do grão.<br />
Há diversas teorias que explicam o processo ou a dinâmica de saída de água do<br />
interior do produto. A teoria que melhor explica o processo de secagem divide o mesmo em<br />
dois períodos, razão constante e decrescente. O período de razão constante não é<br />
evidenciado na etapa de processamento de secagem comumente realizado nas unidades<br />
armazenadoras. No período de razão constante o grão apresenta teor de umidade acima de<br />
40%, com alguma presença de água livre na superfície do grão. Esse período é<br />
evidenciado, por exemplo, no processo de secagem de café, onde o fruto ao ser colhido<br />
apresenta quantidade de água superior à quantidade de matéria seca, além disso, o fruto<br />
passa por um processo de separação com a utilização de água. Ao passar por esse<br />
processo, o fruto de café apresenta-se com água livre em toda a sua superfície. De maneira<br />
geral, nos demais produtos agrícolas evidencia-se o período de razão decrescente, onde o<br />
teor de umidade decresce com o tempo de secagem.<br />
A água liquida disponível para as atividades biológicas está distribuída internamente<br />
no grão, preenchendo os poros do mesmo. Dependendo do teor de umidade do grão, a<br />
água líquida poderá estar preenchendo inteiramente os poros, desde a região superficial até<br />
o centro do grão. Dessa forma, ao iniciar o processo de secagem no período de razão<br />
decrescente, evidenciam-se três fases (Figura 12.4).<br />
232
Afonso<br />
Primeira fase de razão decrescente:<br />
Nessa fase, quanto o processo de secagem do grão é iniciado no interior do secador,<br />
a água líquida contida nos poros na região superficial do grão começa a evaporar e a sair<br />
dos poros em forma de vapor d’água, a qual será absorvida pelo ar movimentado pelos<br />
exaustores do secador. O processo de evaporação de água ocorre no sentido da superfície<br />
ou região externa do grão para o interior do mesmo. Nessa fase, a maior quantidade de<br />
calor disponibilizado pelo ar de secagem é utilizada para evaporar a água do interior do grão<br />
(calor latente de vaporização) e uma pequena quantidade de calor é utilizada para aquecer<br />
o grão (calor sensível). Devido à maior quantidade de água presente na região mais externa<br />
do grão relativamente à região mais interna do mesmo, a água sai do grão com maior<br />
facilidade e maior rapidez, pois já está próxima a superfície do grão. Isso é evidenciado na<br />
prática nos secadores de grãos, quando o produto agrícola mais úmido reduz o seu teor de<br />
umidade mais rapidamente, em menor período de tempo de secagem.<br />
Ainda nessa primeira fase de razão decrescente, há uma redução substancial do<br />
volume do grão, ou seja, o grão reduz de volume devido principalmente a maior perda de<br />
água nessa fase. Essa redução volumétrica dos grãos é evidenciada na prática nos<br />
secadores, quanto se faz necessário à complementação da carga de grãos no interior do<br />
secador enchendo o depósito superior, localizado imediatamente acima da câmara de<br />
secagem. Por esse motivo, os secadores de grãos possuem na parte superior um depósito<br />
que deve conter sempre grãos com finalidade de repor à quantidade de grãos equivalente a<br />
redução volumétrica dos mesmos na câmara de secagem.<br />
Segunda fase de razão decrescente:<br />
Na segunda fase o processo de secagem é completado na região mais externa do<br />
grão e inicia-se o processo de secagem em direção ao interior do grão. A quantidade de<br />
energia disponibilizada pelo ar de secagem é igualmente dividida para evaporar a água e<br />
para aquecer o grão. O aquecimento se dá principalmente na região mais externa ou<br />
superficial do grão, onde não há presença de água, somente de matéria seca. Nessa fase<br />
há uma redução da quantidade de água retirada no intervalo de tempo, com isso o teor de<br />
umidade do produto reduz lentamente com o tempo de secagem. Essa redução lenta do teor<br />
de umidade nessa fase é devido a três motivos principais: 1) a água encontra-se mais no<br />
interior do grão, conseqüentemente, irá demorar mais tempo para que a mesma saia em<br />
relação à água próxima da superfície; 2) há menor quantidade de água na região interna do<br />
que na região mais externa, com isso, a redução do teor de umidade será mais lenta e; 3) a<br />
transferência de calor até o interior do grão é um processo lento, pois o produto agrícola tem<br />
233
Secagem de grãos<br />
baixa condutividade térmica, conseqüentemente, o calor disponível para evaporar a água<br />
contida na região mais interna do grão é menor.<br />
Com relação à redução do volume do grão, nessa fase a redução continua, porém<br />
em menor intensidade. A maior redução volumétrica é evidenciada na primeira fase de<br />
secagem. Portanto, os operadores de grãos devem ter maior atenção na complementação<br />
da carga do secador no início do processo, quando o produto agrícola apresenta-se com<br />
maior teor de umidade e, conseqüentemente, ocorrerá maior redução volumétrica dos grãos.<br />
Terceira fase de razão decrescente:<br />
Nessa fase o processo de secagem alcança a região mais interna do grão. No<br />
interior do grão há uma menor quantidade de água em relação à região externa do grão,<br />
conseqüentemente, nessa fase há um aumento substancial no tempo de secagem. Além<br />
disso, a quantidade de calor disponível para evaporar a água na região mais interna do grão<br />
é menor devido à utilização de maior quantidade de calor para aquecimento da matéria seca<br />
das regiões mais externas e medianas dos grãos, que já se apresentam secas. Portanto, se<br />
a temperatura do ar de secagem é elevada e nessa fase é utilizada mais energia para<br />
aquecer o grão (calor sensível), resultará em maior aquecimento e danos nos grãos e,<br />
conseqüentemente, perda de qualidade e aumento de danos visíveis e imperceptíveis.<br />
Nessa fase há uma pequena redução do volume dos grãos, praticamente insignificante em<br />
relação à evidenciada na primeira e segunda fase.<br />
1ª Fase 2ª Fase 3ª Fase<br />
Figura 12.4 Fases verificadas de retirada de água no interior do grão durante o processo de<br />
secagem.<br />
234
Afonso<br />
Curva de secagem do grão<br />
É comum ocorrer questionamento do tempo de secagem de um produto agrícola,<br />
visto que, por exemplo, para reduzir o teor de umidade do grão de 22% para 18% o tempo<br />
de secagem é relativamente menor do que para reduzi-lo de 18% para 14%. Os dois<br />
intervalos de redução do teor de umidade (de 22% para 18% e de 18% para 14%) são<br />
iguais, ou seja, redução de 4 pontos percentuais no teor de umidade e, no entanto, observase<br />
na prática que os tempos de secagem são consideravelmente diferentes para cada<br />
intervalo. Essa observação prática é explicada pelo processo de secagem descrito pelas<br />
três fases de razão decrescente.<br />
Para melhor entendimento do processo de secagem no interior do grão e do que<br />
ocorre na prática durante operação de um secador de grãos, considere um único grão de<br />
soja, com as seguintes características médias: raio de 3,5 mm, peso de 0,144 g e, teor de<br />
umidade de 18%. Considerando que a água esteja distribuída proporcionalmente em todo o<br />
volume do grão de soja, tem-se que a quantidade total de água no interior do grão é de<br />
0,026 g (18% de 0,144 g). Considerando ainda o formato do grão de soja similar a uma<br />
esfera, tem-se que o volume total do grão é de 179,5 mm 3 para o raio de 3,5 mm. O grão de<br />
soja será dividido imaginariamente em subcamadas internas, com diferença de 0,5 mm de<br />
raio entre cada subcamada. Dessa forma, têm-se sete subcamadas no grão de soja (3,5 –<br />
3,0; 3,0 – 2,5; 2,5 – 2,0; 2,0 – 1,5; 1,5 – 1,0; 1,0 – 0,5; 0,5 – 0,0), ou seja, desde a<br />
subcamada externa (3,5 – 3,0) até a camada mais interna (0,5 – 0,0), conforme a<br />
Figura 12.5.<br />
Figura 12.5 Representação do grão de<br />
soja com as subcamadas internas.<br />
235
Massa de água na subcamada ( g )<br />
Secagem de grãos<br />
A Tabela 12.1 apresenta o volume de cada subcamada, a quantidade de água<br />
proporcional ao volume de cada subcamada e, o percentual de água presente em cada<br />
subcamada em relação à quantidade de água total no grão (18% de teor de umidade).<br />
Tabela 12.1 Volume, quantidade de água e percentual de água em cada subcamada<br />
Subcamada<br />
Volume da<br />
subcamada<br />
(mm 3 )<br />
Quant. de água na<br />
subcamada<br />
(g)<br />
Percentual de água<br />
na subcamada<br />
(%)<br />
1 (3,5 – 3,0) 66,5 0,00963 37,0<br />
2 (3,0 – 2,5) 47,6 0,00689 26,5<br />
3 (2,5 – 2,0) 31,9 0,00462 17,8<br />
4 (2,0 – 1,5) 19,5 0,00282 10,8<br />
5 (1,5 – 1,0) 9,8 0,00142 5,5<br />
6 (1,0 – 0,5) 3,7 0,00054 2,0<br />
7 (0,5 – 0,0) 0,5 0,00007 0,3<br />
As Figuras 12.6 e 12.7 mostram, respectivamente, a distribuição proporcional de<br />
água em cada subcamada e a distribuição percentual de água em cada subcamada em<br />
relação em relação a quantidade de água total no grão de soja.<br />
0,012<br />
0,01<br />
0,008<br />
y = - 0,0052Ln(x) + 0,01<br />
R 2 = 0,9906<br />
0,006<br />
0,004<br />
0,002<br />
0<br />
3,5 - 3 3 - 2,5 2,5 - 2 2 - 1,5 1,5 - 1 1 - 0,5<br />
Subcamadas no grão de soja<br />
Figura 12.6 Distribuição proporcional de água em cada subcamada.<br />
236
Percentual de água na<br />
subcamada (%)<br />
Afonso<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
y = - 19,987Ln(x) + 38,534<br />
R 2 = 0,9906<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
3,5 - 3 3 - 2,5 2,5 - 2 2 - 1,5 1,5 - 1 1 - 0,5<br />
Subcamadas no grão de soja<br />
Figura 12.7 Distribuição percentual de água em cada subcamada em relação<br />
a quantidade de água total no grão de soja.<br />
As reduções nas quantidades de água e dos percentuais de água em cada<br />
subcamada seguem distribuições logarítmicas. Assim, a quantidade de água é maior nas<br />
subcamadas mais externas, próximas à superfície do grão, enquanto que nas camadas<br />
intermediárias e internas a quantidade de água presente no grão é menor. Como o processo<br />
de secagem ocorre da subcamada mais externa (3,5 – 3,0) para a subcamada mais interna<br />
(0,5 – 0,0), ou seja, o processo de secagem do grão ocorre de fora para dentro e não ao<br />
mesmo tempo em todas as subcamadas, a primeira subcamada a secar é a mais externa e<br />
é a que contem proporcionalmente maior quantidade de água. A água dessa subcamada<br />
externa, por estar próxima a superfície do grão, sairá com maior facilidade e em maior<br />
quantidade, reduzindo rapidamente o teor de umidade do produto no início do processo de<br />
secagem. À medida que as subcamadas em seqüência vão secando, dá mais externa para<br />
a interna, menor quantidade de água será retirada devido às subcamadas internas terem<br />
menores quantidades de água, além da necessidade de maior tempo para que o calor<br />
necessário para evaporar a água atinja as mesmas por condução. Como o produto agrícola<br />
tem baixa condutividade térmica, a condução de calor até o centro do grão ocorrerá de<br />
forma lenta, retardando o processo de retirada de água das subcamadas mais internas.<br />
O perfil gráfico de redução da quantidade de água no interior do grão mostrado na<br />
Figura 12.6 é similar ao perfil da curva de secagem de produtos agrícolas, conforme é<br />
mostrado na Figura 12.8. Isso implica que o processo de secagem não é um processo de<br />
redução linear do teor de umidade. Para reduzir o teor de umidade do produto, por exemplo,<br />
em 4 pontos percentuais é necessário um intervalo de tempo (∆T1). À medida que o<br />
237
Secagem de grãos<br />
processo de secagem ocorre no interior do grão ou que o mesmo esteja com menor teor de<br />
umidade, para se retirar os mesmos 4 pontos percentuais de teor de umidade é necessário<br />
um intervalo de tempo maior (∆T2).<br />
Considerando os valores fictícios apresentados na Figura 12.7, observa-se<br />
que a diferença na redução do teor de umidade entre os intervalos são iguais em 4 pontos<br />
percentuais (de 22% para 18% e de 18% para 14%), no entanto os intervalos de tempos de<br />
secagem são diferentes (∆T1 = 50 min e ∆T2 = 100 min). No início do processo de secagem<br />
o grão está com maior quantidade de água e próxima a superfície do grão, por isso é mais<br />
rápido o decréscimo do teor de umidade, conforme verificado no intervalo de 22% para 18%.<br />
Continuando o processo de secagem no secador, visando reduzir o teor de umidade o grão<br />
até 14%, o mesmo terá que perder mais água do seu interior. Nesse momento, a água está<br />
presente mais no interior do grão é em menor quantidade. Assim, o tempo de secagem será<br />
maior para reduzir o teor de umidade de 18% para 14%. Adiciona-se a esse processo de<br />
secagem a lenta transferência de calor que existe em direção ao interior do grão, visto que<br />
para evaporar a água do interior do grão necessita-se de calor latente de vaporização.<br />
Como há menor quantidade de calor disponível na região mais interna do grão, há menor<br />
evaporação de água, conseqüentemente, o processo de secagem é mais lento e demorado<br />
na etapa final do processo de secagem.<br />
Figura 12.8 Curva característica de secagem de grãos.<br />
Em decorrência do maior tempo para finalizar o processo de secagem, os<br />
profissionais que operam os secadores comumente aumentam a temperatura do ar de<br />
secagem visando reduzir o tempo de secagem e aumentar o rendimento do equipamento. O<br />
aumento da temperatura irá disponibilizar maior quantidade de energia ao ar de secagem,<br />
238
Afonso<br />
com conseqüente elevação da temperatura do grão devido ao maior aquecimento da<br />
matéria seca (calor sensível), pois o grão na etapa final do processo de secagem encontrase<br />
mais seco e utilizará menor quantidade de calor latente de vaporização para evaporar<br />
água. A conseqüência do aumento de temperatura do ar de secagem é que poderá<br />
ocasionar danos ao grão, manifestados, por exemplo, pela perda de qualidade visual<br />
(escurecimento, trincas, etc) e nutricional (alterações enzimáticas, alterações bioquímicas,<br />
etc).<br />
Referências consultadas<br />
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INC, Westport, Connectiant.<br />
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Aves Publishing Company, INC, 1992.<br />
EVANGELISTA, J. Tecnologia de alimentos. Livraria Atheneu Editora, Rio de Janeiro, 1989. 652p.<br />
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LOEWER, O. J.; BRIDGES, T. C. On-farm drying and storage systems. Ed. American Society of<br />
Agricultural Engineers. ASAE Publication 9. 1994. 560p.<br />
LORINI, I.; MIIKE, L.H.; SCUSSEL, V. M. Armazenagem de grãos. Campinas: IBG. 2002. 1000p.<br />
SILVA, J de S., Pré-processamento de produtos agrícolas. Juiz de Fora: Instituto Maria, 1995.<br />
509p.<br />
SILVA, J. de S. Secagem e armazenagem de produtos agrícolas. Viçosa: Ed. Aprenda Fácil. 2000.<br />
502p.<br />
SUBRAMANYAM, B.; HAGSTRUM, D. W. Alternatives to pesticides in stored-product IPM.<br />
London: Kluwer Academic Publishers, 2000. 437p.<br />
239
Capítulo 13<br />
Ferramentas utilizadas em zootecnia de<br />
precisão<br />
Silvia Regina Lucas de Souza 1<br />
Daniella Jorge de Moura 2<br />
Arilson José Oliveira Júnior 1<br />
1 Faculdade de Ciências Agrônomicas -Unesp- Botucatu, Engenharia Rural. Rua Dr. José Barbosa de Barros,<br />
1780- Fazenda Experimental Lageado, Jardim Paríso - Botucatu, SP. E-mail: silvia.souza@fca.unesp.br<br />
2 Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Departamento de Construções Rurais.<br />
Av. Cândido Rondon, 501, Cidade Universitária - Campinas, SP<br />
Introdução<br />
Quando falamos de redução de perdas em todos os sistemas produtivos, estamos<br />
falando intuitivamente sobre a Zootecnia de Precisão. O conceito está relacionado com a<br />
otimização e monitoramento de todo o processo produtivo levando-se em consideração o<br />
bem-estar dos animais.<br />
Novas tendências estão evoluindo dentro do setor produtivo e aproveitando este<br />
processo evolutivo surgem pesquisas de monitoramentos e gerenciamentos das<br />
informações tais como programas computacionais inteligentes e sensores biocompatíveis<br />
para tomadas de decisões em cada segmento.<br />
A intenção é que todos os sistemas de produção de animais se tornem cada vez<br />
mais precisos e com decisões mais inteligentes.<br />
Curtis (1983) se pronunciou a favor de que no futuro, precisaria haver regras e<br />
normas, pois somente desta maneira os produtores ficariam atentos aos animais confinados<br />
e quando se pensasse no animal teríamos que colocarmos no lugar deles.<br />
Por meio do uso das técnicas de Zootecnia de Precisão, isto é, de ferramentas<br />
aplicadas a esta técnica, é possível detectar de forma apropriada, vários níveis de bem-estar<br />
e, com isso, assegurar o mercado futuro de proteína animal.
Souza et al.<br />
Monitoramento do sistema produtivo como ferramenta em zootecnia de precisão<br />
O processo da automação pode ser descrito como um sistema, que possui um<br />
mecanismo capaz de registrar dados sobre o ambiente e um software capaz de interpretar<br />
tais informações, sem a necessidade de um supervisor humano. Seguindo uma linha de<br />
técnicas automatizadas, alguns sistemas foram desenvolvidos para o monitoramento do<br />
comportamento animal, tais como o desenvolvido por Rutter et al. (1997) que demonstraram<br />
que o Sistema de Posicionamento Global (GPS) pode ser utilizado para o monitoramento de<br />
ovelhas à pasto.<br />
Já em galpões de confinamento, a análise de imagens tem se mostrado uma boa<br />
ferramenta para monitorar o comportamento animal (FROST et al.,1997).<br />
Schlecht et al. (2004) utilizaram em seu experimento o GPS para avaliação do<br />
comportamento de vacas em intervalos de 5 min, registrando a posição geográfica em<br />
intervalos de 10s. Pedersen e Pedersen (1995) utilizaram detectores infravermelhos<br />
passivos (PID’s) para medir a atividade de suínos, enquanto Bollhalder et al. (2002)<br />
estudaram o uso de filtros infravermelhos instalados nas vídeo-câmeras, para observações<br />
noturnas do comportamento de vacas leiteiras dentro de freestall.<br />
Uso de análise de imagens como ferramenta em zootecnia de precisão para estudo do<br />
comportamento animal<br />
Com a análise de imagem, pode-se avaliar indiretamente o ambiente em que os<br />
animais confinados estão inseridos, pela análise de sua resposta comportamental<br />
minimizando os problemas inerentes ao método convencional de observação (XIN e SHAO,<br />
2002).<br />
Visão computacional<br />
A visão computacional tem se tornado uma ótima ferramenta para avaliar o<br />
comportamento dos animais. Em pesquisas realizadas por Souza et al. (2011), comparou-se<br />
a eficiência de duas metodologias de análise de imagens, a visual indireta (observações na<br />
tela do computador) e a computacional (via programa computacional), utilizadas para avaliar<br />
a presença de vacas leiteiras em locais específicos no galpão de confinamento (Figura<br />
13.1). Segundo os autores os resultados demonstraram que ambos os métodos são<br />
eficientes para o registro das vacas em cada atividade.<br />
241
Ferramentas utilizadas em zootecnia de precisão<br />
Figura 13.1 Programa computacional para análise de comportamento.<br />
Determinação das preferências térmicas através do monitoramento computacional<br />
Através de um mapeamento das condições térmicas do galpão e a avaliação das<br />
preferências térmicas dos animais, pode se identificar o espaço ocupado no galpão e as<br />
condições de conforto térmico. A Figura 13.2 mostra as preferências térmicas de leitões<br />
dentro do escamoteador com um piso alternativo, o piso de fibra de coco reciclado.<br />
Figura 13.2 Imagens dos leitões dentro do<br />
escamoteador com piso de fibra de coco.<br />
242
Souza et al.<br />
Uso da lógica fuzzy como ferramenta em zootecnia de precisão para estimar o<br />
conforto térmico<br />
Para ambientes agrícolas controlados, como por exemplo, as instalações de<br />
produção animal, torna-se necessário o uso de técnicas de controle das variáveis<br />
ambientais. A Mineração de Dados e a lógica fuzzy, dentre outras ferramentas direcionadas<br />
para a tomada de decisão e para ações mais precisas, têm contribuído para o avanço e a<br />
velocidade das pesquisas em produção animal.<br />
Brunassi et al. (2006) conseguiram encontrar 100% de eficiência na detecção de<br />
estro em vacas leiteiras com um sistema baseado em lógica fuzzy.<br />
Perissinotto et al., (2009) estimaram o conforto térmico de bovinos leiteiros<br />
confinados a partir de duas variáveis fisiológicas: temperatura retal e frequência respiratória,<br />
utilizando a lógica fuzzy (Figura 13.3).<br />
Figura 13.3 Testes de conforto térmico como função da<br />
temperatura retal e da frequência respiratória, segundo a<br />
classificação fuzzy.<br />
Uso de mapas de isolinhas como ferramenta em zootecnia de precisão para se<br />
determinar a hogeneidade de instalações animais<br />
Por meio da interpretação matemática dos pontos pode-se obter um mapa de<br />
isolinhas, com o qual é realizada uma avaliação da distribuição espacial. A Figura 13.4<br />
representa a distribuição espacial das variáveis ambientais (temperatura média), onde os<br />
tons de vermelho são temperaturas mais quentes e tons de azuis são temperaturas mais<br />
frescas.<br />
243
Ferramentas utilizadas em zootecnia de precisão<br />
Figura 13.4 Mapeamento de um galpão tipo freestall.<br />
Uso do GPS como ferramenta em zootecnia de precisão para o monitoramento a<br />
pasto de bovinos<br />
Entender o comportamento dos bovinos no pastejo é um desafio para a comunidade<br />
agrícola. Qualificar o quanto as condições do meio ambiente e a geografia local afetam um<br />
rebanho é primordial para a melhoria do sistema de produção. O processo da automação<br />
pode ser descrito como um sistema, que possui um mecanismo capaz de registrar dados<br />
sobre o ambiente e um software capaz de interpretar tais informações. Com a utilização do<br />
Sistema de Posicionamento Global (GPS), pode-se obter o monitoramento dos animais a<br />
pasto, contribuindo para o seu bem-estar e aumentando as expectativas de produção.<br />
Sendo assim, através da obtenção do mapa, Figura 13.5, pode-se identificar a área menos<br />
utilizada, ou seja, improdutiva, e assim, dimensionar adequadamente o piquete.<br />
244<br />
Figura 13.5 Identificação da região efetiva produtiva
Souza et al.<br />
Uso da técnica do CFD como ferramenta em zootecnia de precisão para o<br />
monitoramento do microambiente em instalações de animais<br />
Com a técnica de CFD (dinâmica do fluido computacional) é possível prever diversas<br />
situações para um mesmo problema, mudando parâmetros, verificando resultados com<br />
diferentes condições de contorno, analisando riscos com elevada confiança e rapidez.<br />
O CFD tem sido usado amplamente em estudos para avaliar o comportamento de<br />
algumas variáveis climáticas no interior de estruturas vegetais e animais (SUN et al., 2002).<br />
A técnica também poderá ser utilizada para o monitoramento do ambiente aéreo em<br />
instalações de alojamento. A Figura 6 mostra uma simulação realizado em um galpão de<br />
aves de corte com o programa phoenix ® para se conhecer o trajeto da amônia dentro da<br />
instalação.<br />
Figura 13.6 Simulação do trajeto da amônia<br />
dentro do galpão de aves de corte contendo<br />
oito exaustores.<br />
Considerações finais<br />
A inserção da Engenharia nos processos zootécnicos pode fornecer um conjunto de<br />
tecnologias com enorme potencial para transformar a produção industrial de alimentos de<br />
origem animal, tornando o uso mais eficiente dos nutrientes; identificando de forma imediata<br />
problemas sanitários; reduzindo emissões de gases além de fornecer informações<br />
importantes ao produtor.<br />
Os projetos mais elaborados referentes às instalações, resfriamento, ventilação,<br />
exaustão são de extrema importância para o bem-estar e a produtividade da indústria<br />
animal. Um desafio maior é encontrar um meio-termo entre princípios básicos de bem-estar<br />
e produtividade. Com uma base de dados consistente, visando à extração do conhecimento<br />
e principalmente a modelagem dos processos de forma a agilizar tomadas de decisões em<br />
245
Ferramentas utilizadas em zootecnia de precisão<br />
tempo real. Além disso, a multidisciplinaridade é de suma importância para o sucesso das<br />
pesquisas.<br />
Referências bibliográficas<br />
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Animals. ASAE Annual International Meeting/GIGR XVth World Congresso-Chicago, Illinois, paper<br />
nº 023116, 2002.<br />
BRUNASSI, L. A. et al. Teste de um sistema fuzzy de identificação de estro em uma fazenda<br />
comercial de vacas leiteiras. In: SIMPÓSIO DE CONSTRUÇÕES RURAIS E AMBIENTES<br />
PROTEGIDOS, SIMCRA 2006, Campinas, SP. Anais… Campinas: FEAGRI/UNICAMP, 2006.<br />
CDRom.<br />
CURTIS, S. E. Environmental management in animal agriculture. Iowa State: University Press,<br />
Ames, Iowa, USA, 1983, 410p.<br />
FROST, A. R.; SCHOFIELD, C. P.; BEAULAH, S. A.; MOTTRAN, T. T.; LINES, J. A.; WATHERS, C.<br />
M. A review of livestock monitoring and the need for integrated systems. Computers and Eletronics<br />
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PEDERSEN, S.; PEDERSEN, C. B. Animal activity measured by infrared detectors. Journal of<br />
Agricultural Research. v. 61, p. 239-246, 1995.<br />
PERISSINOTTO, M.; MOURA, D. J.; MOURA, D. J.; CRUZ, V. F.; LIMA, K. A.; MENDES, A. S.;<br />
SOUZA, S. R. L. Avaliação do Bem-estar Animal em Clima Subtropical pela Análise Fisiológica<br />
Através da Teoria dos Conjuntos FUZZY. Ciência Rural. Santa Maria, v. 39, p. 1492-1498, 2009.<br />
RUTTER, S. M.; BERESFORD, N. A.; ROBERTS, G. Identification of the grazing areas of hill sheep.<br />
Computers and Eletronics in Agriculture. v. 17, p. 139-159, 1997.<br />
SCHLECHT, E.; HÜLSEBUSCH, C.; MAHLER, F.; BECKER, K. The use of Differentially Corrected<br />
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Science. v. 85. p. 185-202, 2004.<br />
SOUZA, S. R. L.; NÄÄS, I. A.; MOURA, D. J. Análise de imagens para caracterização das atividades<br />
de vacas leiteiras dentro do galpão de confinamento. Engenharia Agrícola. Jaboticabal, v. 31, n. 6,<br />
p. 1036-1043, 2011.<br />
SUN, H.; STOWELL, R. R.; KEENER, H. M.; MICHEL JR. F. C. Two-dimensional computational fluid<br />
dynamics (CFD) modeling of air velocity and ammonia distribution in a high-rise hog building.<br />
Transactions of the ASAE. v. 45, n. 5, p. 1559-1568, 2002.<br />
XIN, J.; SHAO, B. Real-Time Assessment of swine thermal comfort by computer vision. In: WORLD<br />
CONGRESS Of COMPUTERS IN AGRICULTURE AND NATURAL RESOURCES. Proceedings…<br />
Brazil. ASAE. Paper n° 701PO301, p. 362-369, 2002.<br />
246
Capítulo 14<br />
Novas tecnologias aplicadas na avaliação<br />
da produção e qualidade de forragens<br />
Bruno Borges Deminicis<br />
Zootecnista, D.Sc., Docente do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal do Espírito Santo.<br />
bruno.deminicis@ufes.br<br />
Introdução<br />
Para início de conversa tem-se que ter em mente que a palavra “Tecnologia” (do<br />
grego "técnica, arte, ofício" e λογια — "estudo") é um termo que envolve o conhecimento<br />
técnico e científico e a aplicação desta informação através de sua transformação no uso de<br />
ferramentas, processos e materiais designados e/ou utilizados a partir de tal conhecimento.<br />
Dependendo do contexto, a tecnologia pode ser: ferramentas e as máquinas que amparam<br />
técnicas, conhecimentos, métodos, materiais, ferramentas e processos usados para resolver<br />
problemas ou ao menos promover a solução dos mesmos; método ou processo de<br />
construção e trabalho e aplicação de recursos para a resolução de problemas.<br />
A tecnologia é de forma geral, um processo simples, tal como uma colher de madeira<br />
e a fermentação da uva, até as ferramentas e procedimentos mais intricados já criados pelo<br />
ser humano, tal como a Estação Espacial Internacional e a dessalinização da água do mar,<br />
entre outros. A cada passo, a tecnologia entra em conflito com algumas preocupações<br />
naturais de nossa sociedade, como o desemprego, a poluição e outras muitas questões<br />
ecológicas, assim como filosóficas e sociológicas, já que tecnologia pode ser vista como<br />
uma atividade que forma ou modifica a cultura.<br />
A Forragem é definida como a biomassa de plantas herbáceas que se encontram<br />
acima do nível do solo. Compreendem, por vezes, as partes comestíveis das plantas e<br />
podem servir como alimento para animais em pastejo, sendo que o potencial de<br />
produtividade das plantas forrageiras é determinado geneticamente, porém, dependem de<br />
condições adequadas de temperatura, umidade, luminosidade, disponibilidade de nutrientes,<br />
para que esse potencial genético seja alcançado.
Novas tecnologias aplicadas na avaliação da produção e qualidade de forragens<br />
Desta forma, falar sobre novas tecnologias aplicadas na produção e qualidade de<br />
forragens é um grande desafio, justamente porque a história da tecnologia é quase tão<br />
antiga quanto à história da humanidade, e quanto a agricultura/pecuária, que se segue<br />
desde quando os seres humanos começaram a usar ferramentas de caça, de proteção,<br />
cultivo agrícola e criação animal. A história da tecnologia tem, consequentemente,<br />
introduzida o arranjo do uso dos recursos naturais, porque, para serem criadas, todas as<br />
ferramentas necessitaram, antes de qualquer coisa, do uso de um recurso natural<br />
adequado. A história da tecnologia segue uma progressão das ferramentas simples e das<br />
fontes de energia simples às ferramentas mais complexas. Neste fato, reside uma das mais<br />
simples (teoricamente) tecnologias quando se fala de produção forrageira, ou seja,<br />
pastagens, mas que, no entanto demanda certo entendimento apurado desta tecnologia, e<br />
que muitas vezes é vista como inovadora.<br />
Sem entrar no mérito filosófico sobre inovação, pode-se apenas relatar que a<br />
“Inovação” significa novidade ou renovação. A palavra é derivada do termo latino innovatio,<br />
e se refere a uma ideia, método ou objeto que é criado e que pouco se parece com padrões<br />
anteriores. Hoje, a palavra inovação é mais usada no contexto de ideias e invenções assim<br />
como a exploração econômica relacionada, sendo que inovação é invenção que chega no<br />
mercado. Assim fica a pergunta: O que há de novo em fertilização de pastagens? O que há<br />
de progresso?<br />
Sabe-se que a fertilização de pastagens é prática agrícola que consiste na aplicação<br />
de nutrientes ao solo para recuperar ou conservar a sua fertilidade, contudo, o que há de<br />
novo nisso? Bem, embora seja estratégia de manejo tradicional e há muito tempo<br />
reconhecida como fundamental para manter a sustentabilidade e, ou, incrementar a<br />
produtividade da pastagem, nos últimos anos tem-se reconhecido que a adubação de<br />
pastagens pode ser conduzida com base em novas estratégias, para alcançar novos<br />
objetivos, ou a partir da utilização de novos produtos. Essa forma diferenciada e<br />
contemporânea de realizar adubação em pastagens incide na inovação. Portanto, uma das<br />
bases da inovação na área de fertilização de pastagens é a ininterrupta investigação<br />
científica sobre a síntese de novos produtos e a eficiência de novas tecnologias de manejo<br />
para o seu melhor aproveitamento. Ademais, a importância dos efeitos da aplicação de<br />
nutrientes via fertilização nas marcadas etapas da produção animal em pastagem, conforme<br />
um enfoque sistêmico, ajustado na sustentabilidade ambiental e para impetrar objetivos<br />
específicos, também compõe estratégia inovadora e norteadora para o emprego de<br />
fertilizantes no Brasil.<br />
248
Deminicis<br />
Fertilização de pastagens de acordo com o perfil do sistema de produção<br />
Tradicionalmente, a fertilização de pastagens tem por objetivo aumentar a produção<br />
de forragem por unidade de área da pastagem, fazendo com que seja comum associar<br />
adubação de pastagens com sistemas de alto nível tecnológico ou intensivos. Contudo, esta<br />
tecnologia pode ser arquitetada para ambicionar objetivos variáveis no sistema de produção.<br />
A consideração dessa assertiva pode expandir as oportunidades de aumento relevante de<br />
produtividade e eficiência nos sistemas pastoris. De fato, atualmente, têm-se exposto que,<br />
ao lado de objetivos tradicionais, objetivos inovadores podem ser alcançados com a<br />
fertilização de pastagens, possibilitando a flexibilização do manejo das pastagens; o<br />
aproveitamento de resíduos agrícolas e, ou, industriais; o aumentando da eficiência do uso<br />
da fertilização nitrogenada; o aumento da fixação de carbono e preservação de recursos<br />
naturais.<br />
Quanto a indicação de estratégias na adubação de pastagens específicas ao perfil<br />
do sistema de produção também tem aumentado nos últimos anos, o que pode ser<br />
ponderada como inovação, que ao se realizar devem-se levar em consideração dois<br />
arquétipos básicos de sistemas produtivos: o extensivo e o intensivo.<br />
Em sistemas extensivos, a sustentação dos níveis de fertilidade do solo depende da<br />
ciclagem de nutrientes, e esta será adequada em situações em que a eficiência de pastejo<br />
seja baixa, o que permite o desdobramento do teor de matéria orgânica no solo pela maior<br />
contribuição de resíduos vegetais senescentes. Segundo Santos et al. (2004), a quantidade<br />
mínima de nitrogênio necessária para avalizar a perenidade do pasto e sua frequência de<br />
aplicação carecem ser mais bem definidas; todavia, uma adequada opção incide no<br />
emprego de 50 kg ha -1 de N a cada dois ou três anos, em forma de rotação, adubando parte<br />
dos pastos a cada ano. A introdução de leguminosas na pastagem também é alternativa<br />
possível. Ainda é admissível enfatizar que, em sistemas extensivos, a prática de adubação<br />
de pastagens pode ser empregada em associação à estratégia de pastejo diferido.<br />
Quanto aos sistemas intensivos, é imperativa a utilização de plantas forrageiras com<br />
alto potencial produtivo, que demandem grande quantidade de nutrientes do solo, sobretudo<br />
na primavera e no verão. Assim, nesses sistemas, as doses de fertilizantes necessitam ser<br />
elevadas, de forma que é necessário monitorar com mais constância a fertilidade do solo por<br />
meio de análises químicas. Nestes sistemas, é mais evidente a convergência de se<br />
recomendarem doses de fertilizantes com base na perspectiva de acréscimo da produção<br />
animal, o que poderá ser possível com a utilização de programas computacionais, que<br />
fazem uso da modelagem, ademais é claro a necessidade de utilização de metodologias<br />
que evidenciem e caracterizem essa produtividade forrageira na prática.<br />
249
Novas tecnologias aplicadas na avaliação da produção e qualidade de forragens<br />
Métodos de avaliação da produtividade forrageira das pastagens<br />
Existem vários métodos de avaliação sobre gramíneas. No entanto, qualquer um dos<br />
métodos de avaliação utilizado deve reproduzir de forma concisa e precisa as condições<br />
momentâneas daquela pastagem (LOPES et al., 2000). As metodologias de avaliação de<br />
pastagens podem ser divididas em duas categorias. Uma baseia-se no estudo de forma<br />
direta da pastagem, e a outra em estimativa visual desta. Desta forma, podem ser<br />
empregados os métodos diretos ou destrutivos como o corte de toda a forragem e sua<br />
pesagem, bem como cortes de áreas de tamanho conhecido; e os métodos indiretos que<br />
correlacionam outras características mais facilmente mensuráveis com a massa de forragem<br />
(SANTOS; FERREIRA, 2006). Já que muitos métodos de avaliação de massa forrageira<br />
disponíveis admitem de maneira clara que compete ao pesquisador conhecer a<br />
aplicabilidade e limitações de cada metodologia para realizar a melhor escolha de técnica<br />
para o tipo de pastagem e da pesquisa a ser concretizada, bem como a acurácia desejada<br />
nas avaliações e a escala de operação (DIFANTE, 2003).<br />
Porém, um dos grandes problemas enfrentados para se trabalhar com forrageiras é a<br />
falta de uniformidade adequada das metodologias para facilitar a obtenção e o intercâmbio<br />
de resultados. Deste modo, Cóser et al. (1998), relataram que a caracterização da<br />
pastagem, dos recursos humanos e da infraestrutura disponível determinará o método de<br />
amostragem a ser empregado em cada estudo.<br />
Método direto<br />
O Método direto trata-se do método mais comumente utilizado, conhecido também<br />
como amostragem destrutiva, devido ao fato de haver corte da forragem em uma área<br />
delimitada por moldura metálica ou de madeira, que geralmente proporciona maior precisão,<br />
no entanto, para áreas extensas de pastagens, fornece estimativa pobre sobre seu<br />
rendimento, principalmente quando a variabilidade de produção dentro da pastagem é<br />
grande e o aumento no número de amostras é inviável (PEDREIRA, 2002).<br />
A área da moldura é conhecida, e o formato mais utilizado é o quadrado, por isso,<br />
essa técnica é também conhecido por “Método do Quadrado”. As áreas variam de 0,10 m 2<br />
até 2,0 m 2 , sendo que as mais comuns são aquelas de 0,5 x 0,5 m (0,25 m 2 ), porém<br />
quadrados menores têm sido utilizados por pesquisadores em áreas de produção mais<br />
uniforme. Quadrados maiores são recomendados quando as pastagens são muito<br />
heterogêneas (CANESIN et al., 2006). Todavia, Mannetje (2000) destacou a dificuldade em<br />
se abalizar a unidade amostral, devido ao deslocamento da vegetação pela alocação do<br />
250
Deminicis<br />
quadro. Esse quadro poderia empurrar para dentro ou para fora parte da vegetação a ser<br />
cortada.<br />
Devido a diferentes técnicas na alocação dos quadros, na técnica do corte, na<br />
capacidade de observação ou pela fadiga, os operadores são indicados como causa erros<br />
de obtenção de dados. Para que o viés seja evitado, seleciona-se igual número de unidades<br />
amostrais dentro de cada tratamento para cada operador, assim as diferenças são<br />
eliminadas ou confundidas no efeito dos blocos. Segundo Hodgson et al. (2000) torna-se<br />
necessária a tomada da medição em 10 a 20 pontos por hectare da pastagem para<br />
aumentar a confiabilidade da amostragem. Difante (2003) indicou que a altura que a<br />
amostra deve ser cortada depende da espécie forrageira presente. Tradicionalmente,<br />
quando se utiliza quadros, o corte tem sido feito ao nível do solo, mas ressaltou que isto<br />
nem sempre é apropriado. Isto devido a algumas espécies de gramíneas tropicais e<br />
subtropicais apresentarem hábito de crescimento estolonífero e o corte em alturas mais<br />
elevadas é caracterizado como mais apropriado para estas gramíneas.<br />
Métodos indiretos<br />
Os métodos indiretos são chamados dessa forma por ter a característica de “não<br />
destruir” as plantas forrageiras no ato da amostragem. Foi desenvolvido com o intuito de<br />
minimizar as desvantagens dos métodos diretos em grandes áreas de pastagens, e com<br />
isso vários pesquisadores vêm buscando o aprimoramento de métodos não destrutivos,<br />
para viabilizar uma avaliação rápida, menos trabalhosa e com custo reduzido. Os métodos<br />
indiretos de acordo com Zanine et al. (2006) possuem as seguintes vantagens: Redução da<br />
quantidade de trabalho e equipamentos, tempo e/ou recursos, com consequente redução do<br />
custo do processo de amostragem; Possibilidade de utilização em áreas com animais em<br />
pastejo e/ou em locais de difícil acesso, onde não seria possível realizar a amostragem<br />
adequadamente utilizando-se o método direto; Possibilidade de realização de amostragens<br />
em áreas pequenas, onde procedimentos “destrutivos” (direto) poderiam afetar proporção<br />
relativamente grande da área da parcela; Permitir classificação de tratamentos com grandes<br />
diferenças comparativas; Promover guia para estimar massa de forragem em sistemas de<br />
produção animal onde uma medida absoluta não fosse necessária. Os métodos indiretos<br />
têm por base a técnica de dupla amostragem, ou seja, realizam-se dois métodos de<br />
avaliação simultaneamente, um método direto e outro indireto, de maneira a gerar uma<br />
calibração do referencial indireto (estimativa visual, altura da pastagem, capacitância entre<br />
outros) a partir do direto (MANNETJE, 2000). Deste modo, Difante (2003) alertou que, as<br />
amostragens indiretas devem ser calibradas contra valores reais de massa de forragem<br />
medidos por amostragem direta (destrutiva). A calibração deve ser feita abrangendo a maior<br />
251
Novas tecnologias aplicadas na avaliação da produção e qualidade de forragens<br />
amplitude possível de valores de massa de forragem (PEDREIRA, 2000). Nesses locais,<br />
portanto, faz-se a dupla amostragem. Dentre as técnicas indiretas tem-se a os mais<br />
conhecidos são: Estimativa visual, Altura do dossel, Sonda Eletrônica, Disco medidor (“disk<br />
meter") ou prato ascendente ("rising plate meter") e Rendimento visual comparativo.<br />
Estimativa visual - Segundo Gardner (1986), este é o método mais simples para se<br />
estimar a quantidade de forragem disponível na área. Essas técnicas necessitam de um<br />
grande número de estimativas visuais de amostras e em poucos casos são realizados corte.<br />
Para alcançar melhores estimativas é necessário que o operador-observador faça um<br />
autotreinamento, onde ele irá selecionar dois quadros similares no campo de estudo. Assim,<br />
ele fará estimativas visuais dentro de um quadro e no outro procederá com o corte,<br />
separação manual das espécies, secagem e determinação da percentagem de cada uma. É<br />
importante lembrar que o material morto da planta deve ser determinado e incluso na<br />
composição botânica (GARDNER, 1986; PEDREIRA, 2002). Salman et al (2006) indicaram<br />
que a estimativa visual tem sido utilizada de forma crescente, especialmente quando algum<br />
elemento da amostragem direta a ela está associado, o que recebe a denominação de dupla<br />
amostragem. Esses autores indicaram que por meio da relação que se estabelece entre as<br />
notas e a produção de forragem dos “padrões”, o operador pode calcular a nota média de<br />
todas as áreas avaliadas visualmente.<br />
Altura de dossel - a “Altura do Dossel” é um procedimento semelhante à avaliação<br />
visual que possibilita calibrar a altura como indicador de massa da forragem. Mostra-se<br />
vantajosa por apresentar uma metodologia simples e não requerer equipamento sofisticado.<br />
Todavia, o uso da altura para estimar a massa de forragem está, em geral, associado com<br />
baixa precisão e baixa exatidão por medição, pois apenas uma aproximação é conseguida<br />
em relação ao valor real de massa de forragem. (PEDREIRA, 2002). Salman (2006) advertiu<br />
que utilizar a altura do dossel como medida indireta de estimativa de massa de forragem é<br />
relacionada de forma mais precisa com a massa de forragem quando a densidade do dossel<br />
estiver uniforme e constante ao longo de todo o perfil, o que geralmente é improvável. Isto<br />
indica que a massa de forragem, por vezes, é superestimada. Mas Sollenberger e Burns<br />
(2001) ressaltam que em geral a densidade varia menos em dosséis de leguminosas do que<br />
de gramíneas e varia mais dentro de dosséis de gramíneas de clima temperado do que nos<br />
de gramíneas de clima tropical. E, por esse motivo, recomenda-se que a técnica de altura de<br />
dossel seja para uso de técnicos e extensionistas como método auxiliar no manejo<br />
adequado das pastagens.<br />
Sonda eletrônica - de acordo com Pedreira (2002), a medida é tomada a partir da<br />
capacidade elétrica da forragem, com base no fato de que a capacitância do ar é baixa,<br />
enquanto a da forragem é alta. Tem a desvantagem de que a capacitância da massa de<br />
252
Deminicis<br />
forragem depende de fatores como a espécie forrageira e da sua concentração de umidade,<br />
tornando-se necessário executar calibrações para o tipo de forragem que está sendo<br />
medida e também pelas estações do ano. Mas Gardner (1986) novamente reportou que este<br />
tipo de medição não é apropriado quando utilizada a técnica em forrageiras tropicais por<br />
apresentarem alta proporção de tecido vegetal morto e isto irá interferir na acurácia da<br />
estimativa.<br />
Disco medidor ou prato ascendente - de acordo com Carvalho (2008) “Rising Plate<br />
Meter” (Prato ou Disco Medidor) é um prato de alumínio (normalmente feito em alumínio por<br />
ser um material leve) com 900 cm 2 e possui movimento livre por meio de uma coluna<br />
graduada de 0,5 em 0,5 cm. Mas Salman (2006), no entanto, indica que a área do disco<br />
pode variar de 0,2 a 1,0 m 2 . Este equipamento constituído por uma haste graduada e um<br />
prato ou disco metálico de massa e área conhecidos confere sensibilidade às diferentes<br />
alturas e densidades do dossel forrageiro a medida que é realizada a compressão da<br />
forragem. O disco solto pode ser suavemente colocado na vegetação a uma altura prédeterminada.<br />
A altura em que o disco é mantido pela forragem que está debaixo dele é<br />
medida pela graduação que existe na vareta. Esse método é simples e objetivo, porém sua<br />
utilização vai depender do tipo de forragem, sendo mais indicado para aquelas forrageiras<br />
que apresentam crescimento uniforme e denso. Torna-se uma técnica mais eficiente para<br />
medir a massa de forragem de relvados de porte médio a baixo, de espécies folhosas e<br />
colmos macios. Apesar de a mensuração ser rápida e fácil, necessita-se de ser realizada em<br />
muitos pontos para fornecer dados confiáveis (CARVALHO, 2008).<br />
Rendimento comparativo - essa técnica possui a vantagem de não exigir experiência<br />
do operador para a estimativa da disponibilidade de matéria seca, tornando-se um processo<br />
simples ao se atribuir valores numa escala contínua de 1-5, proporcionando ao método altas<br />
correlações. Quadros amostrais são marcados em toda área experimental, onde cada<br />
operador avalia e atribui o escore visual a cada um destes quadros. Este procedimento é<br />
feito logo depois de terminada a estimativa visual de toda área. A forragem delimitada pelos<br />
quadros padrões é cortada, levados ao laboratório, onde são secos e pesados. A relação<br />
existente entre escore visual e o peso seco da forragem é encontrado por meio de<br />
regressão, que são utilizadas para ajustar os escores visuais calculados na pastagem<br />
(HAYDOCK; SHAW, 1975; CARVALHO et al., 2008).<br />
Diagnóstico nutricional das pastagens por imagens de satélite<br />
O diagnóstico nutricional das pastagens pode permitir o emprego de ações de<br />
manejo, especialmente o uso de fertilizantes, em tempo hábil para aperfeiçoar/maximizar a<br />
sua produtividade. Esse diagnóstico é extraordinário, notadamente para o nitrogênio, cuja<br />
253
Novas tecnologias aplicadas na avaliação da produção e qualidade de forragens<br />
natureza dinâmica de suas alterações no solo dificulta o planejamento de um método capaz<br />
de prevê-las. Igualmente, pesquisas inovadoras têm sido desenvolvidas para adaptar o<br />
status nutricional relacionado ao N em diversas culturas, de forma dinâmica, prática e<br />
menos dispendiosa.<br />
Dentre as novas tendências de uso de tecnologias para fertilização e manejo de<br />
pastagens destacam-se a automação em análises de fertilidade do solo. Existem fortes<br />
argumentos que alentam o uso dessas novas tecnologias de avaliação das características<br />
do solo, uma vez que ponderam que na agropecuária convencional a fertilização é<br />
deliberada em valores médios para grandes aéreas, e a estimativa de quantidade de<br />
fertilizantes a ser empregado é feita a partir de métodos dispendiosos e demorados, além de<br />
problemas ambientais caracterizados pelo uso de reagentes que precisam ser rejeitados.<br />
Diante da necessidade de se ajustar a produção animal ao mercado competitivo e<br />
globalizado, obrigatoriamente as pastagens carecem ser mais produtivas e dirigidas de<br />
forma ambiental e socialmente correta e economicamente viável. Considerando-se que a<br />
agropecuária passa por uma era informatizada e que novas tecnologias tem sido<br />
determinadas, novas tendências e novas técnicas vêm sendo pesquisadas e validadas.<br />
Por tudo isso, técnicas para o acompanhamento em tempo real dos processos físicoquímicos<br />
que ocorrem nos solos estão sendo intensamente pesquisadas e difundidas,<br />
gerando o conceito de agropecuária de precisão, que inclui tecnologias como o<br />
sensoriamento remoto, o sistema de posicionamento global (GPS), sistemas de informações<br />
geográficas (GIS), entre outros. Um dos procedimentos mais promissores são as técnicas<br />
de sensoriamento remoto, que capturam informações espectrais dos pigmentos das plantas,<br />
sem contato com estas, e mensuram a reflectância da cultura (SILVA Jr et al., 2008). Em<br />
dosséis de plantas forrageiras tem sido possível estabelecer relações significativas entre as<br />
variáveis espectrais, obtidas por sensoriamento remoto e variáveis agronômicas. Assim,<br />
parâmetros espectrais são considerados bons descritores das condições de vigor e<br />
desenvolvimento da planta forrageira (CUNHA, 2004). A reflectância do dossel de plantas<br />
forrageiras tropicais também pode ser utilizada para discriminar diferentes concentrações de<br />
nitrogênio foliar (MUTANGA et al., 2003). Essas informações permitem vislumbrar novas<br />
perspectivas para a diagnose nutricional de pastos tropicais, ponto de partida para a<br />
recomendação mais eficiente de fertilizantes em pastagens.<br />
Considerações finais<br />
A primeira mudança substancial é contemplar as necessidades atuais do produtor<br />
baseados em pastagens. As inovações em forragicultura e pastagens têm advindo,<br />
principalmente, no uso de corretivos e fertilizantes em pastagens, contribuindo para<br />
254
Deminicis<br />
utilização racional e otimizada destes insumos para produção de forragem de forma<br />
sustentada, sendo suas implicações positivas intensificadas e ampliadas após os avanços<br />
no conhecimento de técnicas de manejo do pastejo. O cultivo de leguminosas, a fertilização<br />
com fontes orgânicas e a melhoria da ciclagem de nutrientes na pastagem, além da<br />
associação entre gramíneas e bactérias fixadoras de N e o uso de forrageiras mais<br />
eficientes na absorção de nutrientes, despontam como perspectivas para minimizar a<br />
dependência pelos fertilizantes inorgânicos. Outro ponto forte é o desenvolvimento de<br />
cultivares, resultando em maior produtividade animal, conjuntamente com a persistência<br />
produtiva das pastagens associado à sustentabilidade do sistema.<br />
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256
Capítulo 15<br />
Alimentos funcionais<br />
Paula Toshimi Matumoto-Pintro 1<br />
Denise Félix da Silva 2<br />
1 Professora de Ciência e Tecnologia de Alimentos do Departamento de Agronomia da Universidade Estadual de<br />
Maringá (UEM)<br />
2 Mestranda do Programa de Pós-graduação de Ciência e Tecnologia de Alimentos (UEM)<br />
Introdução<br />
Os estudos científicos têm demonstrado a eficiência dos alimentos funcionais e com<br />
isto, o seu mercado tem crescido muito nos últimos anos devido a inúmeros fatores, sendo<br />
o mais relevante à conscientização dos consumidores que desejam manter uma vida mais<br />
saudável e ter maior longevidade. A definição para os alimentos funcionais pela Agência<br />
Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) é “o alimento ou o ingrediente bioativo que, além<br />
das funções nutritivas básicas, produzem efeitos benéficos à saúde” (BRASIL/ANVISA,<br />
1999c). Podem ser nutrientes isolados ou estar presentes em produtos de biotecnologia,<br />
suplementos dietéticos, alimentos geneticamente modificados, alimentos processados<br />
industrialmente ou alimentos derivados de plantas (POLLONIO, 2000; ROBERFROID,<br />
2002; MORAES; COLLA, 2006). Devem ser consumidos juntamente com dietas<br />
convencionais e aliados a práticas de exercícios físicos, mas possuem capacidade de<br />
regular e/ou alterar funções corporais auxiliando no retardo e na prevenção de doenças<br />
como hipertensão, diabetes, câncer, osteoporose e cardiovasculares (DEGÁSPARI;<br />
WASZCZYNSKYJ, 2004).<br />
Os alimentos funcionais ganharam destaque na década de 80 no Japão quando foi<br />
lançado um programa governamental que objetivava desenvolver e descobrir alimentos<br />
saudáveis para a sua população que envelhecia (ANJO, 2004). No Japão os alimentos<br />
funcionais são definidos como “Alimentos para uso específico de saúde” (Foods for<br />
Specified Health Use-FOSHU) e apresentam um selo de garantia na embalagem do<br />
produto. No Reino Unido, o Ministério da Agricultura Pesca e Alimentos (MAFF) define<br />
como “um alimento cujo componente incorporado oferece benefício fisiológico e não apenas<br />
nutricional”. Os Estados Unidos da América definem alimentos funcionais como os<br />
alimentos que se declaram ter benefícios além da nutrição básica. A FDA (Food and Drug
Alimentos funcionais<br />
Administration) se baseia na utilização final do produto, na descrição presente nos rótulos<br />
ou nos ingredientes classificando-os em alimento, suplemento alimentar, alimento para uso<br />
dietético, especiais, alimento-medicamento ou droga (NOONAN; NOONAN, 2004).<br />
O Ministério da Saúde do Brasil revela que as doenças cardiovasculares são as<br />
principais causas de morte no país, superando inclusive o câncer e a AIDS (BRASIL/IBGE,<br />
2009). Os padrões de vida das pessoas têm se modificado a cada dia e as doenças<br />
relacionadas ao estresse, depressão, consumo excessivo de gorduras e de alimentos<br />
industrializados tornaram-se mais comuns. O baixo índice dessas doenças em algumas<br />
civilizações despertou o interesse de pesquisadores que observaram diferenças em suas<br />
dietas. No oriente o costume de consumir frutas e vegetais como a soja que contem<br />
fitoestrógenos, resultou em um baixo índice de câncer de mama e em uma redução do risco<br />
de doenças coronarianas e de câncer, comprovados por dados epidemiológicos (SHUTLER<br />
et al., 1987; ANJO, 2004). Já populações cuja alimentação é baseada em peixes e frutos do<br />
mar, alimentos ricos em ácidos graxos poli-insaturados como o ômega 3 e 6, têm baixo<br />
índice de doenças cardiovasculares. Assim como, os franceses que consomem<br />
frequentemente vinho tinto rico em compostos fenólicos (LAW; WALD, 1999; GUARDA et<br />
al., 2005; KARATZI et al., 2009).<br />
No Brasil, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) regulamentou os<br />
alimentos funcionais através das resoluções ANVISA/MS 16/99 a qual viabiliza<br />
procedimentos para registro de alimentos e/ou novos ingredientes permitindo o registro de<br />
novos produtos sem histórico de consumo no país e também novas formas de<br />
comercialização para produtos já consumidos (BRASIL/ANVISA, 1999a); ANVISA/MS 17/99<br />
que estabelece as diretrizes básicas para avaliação de risco e segurança de alimentos que<br />
prova, baseado em estudos e evidências científicas, se o produto é seguro sob o ponto de<br />
risco à saúde ou não (BRASIL/ANVISA, 1999b); ANVISA/MS 18/99 que estabelece as<br />
diretrizes básicas para a análise e comprovação de propriedades funcionais e/ou de saúde,<br />
alegadas em rotulagem de alimentos (BRASIL/ANVISA, 1999c) e ANVISA/MS 19/99 a qual<br />
aprova o regulamento técnico de procedimentos para registro de alimentos com alegação<br />
de propriedades funcionais e ou de saúde em sua rotulagem (BRASIL/ANVISA, 1999d).<br />
O interesse das indústrias de alimentação humana e animal por alimentos de melhor<br />
qualidade e funcional é cada vez maior. A ciência tem procurado tecnologias inovadoras<br />
para produzir alimentos funcionais e ingredientes funcionais para a carne, ovo, leite e seus<br />
derivados. O enriquecimento natural dos alimentos através da produção de animais<br />
(bovinos, suínos, aves) com alimentação diferenciada em compostos bioativos, vem<br />
demonstrando uma transferência dos mesmos para os produtos finais e também um<br />
benefício a sua saúde e o bem estar dos animais (BOURRE, 2005; SANTOS et al., 2014).<br />
258
Carvalho et al.<br />
O enriquecimento de aditivos naturais no processo de derivados leva a um produto de<br />
melhor qualidade para a conservação do produto e para o consumidor (JACOBSEN et al.,<br />
2008; HAN et al., 2011; MATUMOTO-PINTRO, et al., 2011; SKRIVAN et al., 2012).<br />
Principais grupos de compostos bioativos<br />
Probióticos e prebióticos<br />
Os probióticos são micro-organismos vivos que, quando administrados em<br />
quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro, são conhecidos como<br />
bioterapêuticos, bioprotetores e bioprofiláticos. Um micro-organismo para ser classificado<br />
como probiótico, deve atender a alguns requisitos como resistir à passagem pelo trato<br />
gastrointestinal, apresentar capacidade de se desenvolver no intestino humano, resistir a<br />
ação de baixos pHs como os do suco gástrico, fluídos pancreáticos e da bile. A cultura<br />
probiótica deve estar presente no alimento no mínimo 10 7 a 10 8 unidades formadoras de<br />
colônia (UFC) por grama de produto sendo indicado ao consumidor o consumo diário de no<br />
mínimo 100 g ou 100 mL do produto (SAAD et al., 2011).<br />
A microflora predominante no intestino de um adulto saudável é composta por microorganismos<br />
promotores da saúde dos gêneros Lactobacillus e Bifidobacterium. A ANVISA<br />
aprovou a alegação de propriedade funcional das seguintes culturas: Lactobacillus<br />
acidophilus, Lactobacillus casei shirota, Lactobacillus casei var. rhamnosus, Lactobacillus<br />
casei var. defensis, Lactobacillus paracasei, Lactococcus lactis, Bifidobacterium bifidum,<br />
Bifidobacterium animallis (incluindo a subespécie B. lactis), Bifidobacterium longum, e<br />
Enterococcus faecium com a seguinte alegação “O (indicar a espécie do micro-organismo<br />
probiótico) contribui para o equilíbrio da flora intestinal. Seu consumo deve estar associado<br />
a uma alimentação equilibrada e hábitos de vida saudáveis” (BRASIL/ANVISA, 2014).<br />
As culturas probióticas trazem muitos benefícios aos consumidores como o controle<br />
da microbiota intestinal saudável, reposição e estabilização da microbiota intestinal após<br />
tratamentos médicos com antibióticos, aumento da resistência gastrintestinal à colonização<br />
por patógenos, diminuição da concentração dos ácidos acético e lático bem como de<br />
compostos antimicrobianos, promoção da digestão da lactose em indivíduos intolerantes à<br />
lactose, estimulação do sistema imune, alívio da constipação e aumento da absorção de<br />
minerais e vitamina (SAAD, 2006; FERREIRA; SILVA, 2010).<br />
Os prebióticos são fibras de origem vegetal não digerível por enzimas digestivas,<br />
porém fermentáveis e osmoticamente ativa (RODRÍGUEZ et al., 2003), podendo alterar a<br />
atividade e a composição da microbiota intestinal e por consequência, ajudar na saúde do<br />
hospedeiro. Os prebióticos estimulam o crescimento dos grupos endógenos de população<br />
259
Alimentos funcionais<br />
microbiana, tais como os Lactobacillus e as Bifidobacterium (BLAUT, 2002) e podem reduzir<br />
a atividade de organismos patogênicos (ROBERFROID, 2002). Alguns dos benefícios<br />
atribuídos aos prebióticos são a modulação de funções fisiológicas chaves, como a<br />
absorção de cálcio, o metabolismo lipídico, a modulação da composição da microbiota<br />
intestinal, e consequentemente a redução do risco de câncer de cólon (ROBERFROID,<br />
2002). A maioria das pesquisas sobre efeitos prebióticos está relacionada aos<br />
frutooligossacarídeos (FOS) e a inulina, nos quais diversos produtos comerciais estão<br />
disponíveis no Brasil. Entretanto, existem outros prebióticos cujas alegações de<br />
propriedades funcionais foram aprovadas pela ANVISA em 2008 (BRASIL/ANVISA, 2008).<br />
A relação destes prebióticos e suas alegações estão descritas na Tabela 15.1.<br />
Tabela 15.1 Alegações de propriedades funcionais de fibras alimentares aprovadas pela<br />
ANVISA<br />
Fonte: BRASIL/ANVISA, 2008.<br />
Vitaminas<br />
As vitaminas são importantes na alimentação devido a sua capacidade antioxidante<br />
que podem agir diretamente na neutralização da ação dos radicais livres ou participar<br />
indiretamente de sistemas enzimáticos com essa função. Os radicais livres apresentam um<br />
elétron isolado, livre para se ligar a qualquer outro elétron, e por isso são extremamente<br />
reativos. Eles podem ser gerados por fontes endógenas ou exógenas. Por fontes<br />
endógenas, originam-se de processos biológicos que normalmente ocorrem no organismo.<br />
As fontes exógenas geradoras de radicais livres incluem tabaco, poluição do ar, solventes<br />
260
Carvalho et al.<br />
orgânicos, anestésicos, pesticidas e radiações (SOARES, 2002). Quando os radicais livres<br />
são produzidos em quantidades moderadas, combatem as bactérias e vírus presentes no<br />
organismo humano. O metabolismo humano produz inúmeras substâncias para neutralizar<br />
os radicais livres, mas quando o sistema passa a produzi-los em excesso, tornam-se<br />
prejudiciais, pois danificam as células saudáveis podendo desenvolver doenças crônicas<br />
como arteriosclerose, hipertensão, diabetes, doença cardiovascular, cataratas, doença de<br />
Alzheimer, cancro, artrite e envelhecimento precoce (MORAES; COLLA, 2006).<br />
As principais vitaminas antioxidantes são a vitamina C e a vitamina E (SHAMI;<br />
MOREIRA, 2004). A vitamina C ou ácido ascórbico é sintetizado nas plantas e na maioria<br />
dos animais a partir da glicose e galactose, porém os seres humanos devem ingerir na<br />
alimentação humana, pois não possuem a L-gulonolactona que é a enzima necessária para<br />
a sua formação. A vitamina C é hidrossolúvel e antioxidante, ela reage diretamente com o<br />
oxigênio simples e regenera a vitamina E, atua na fase aquosa como antioxidante, mas não<br />
é capaz de inibir a oxidação lipídica. Ensaios biológicos com animais que consumiram a<br />
vitamina C mostraram efeitos protetores contra os danos causados pela exposição às<br />
radiações e medicamentos (BIANCHI; ANTUNES, 1999). Nos seres humanos, estudos<br />
epidemiológicos atribuiram a vitamina C um papel de proteção no desenvolvimento de<br />
tumores. Entretanto, alguns componentes orgânicos e inorgânicos nas células podem<br />
mudar a atividade da vitamina C e afetar sua ação antioxidante, pois esta vitamina<br />
apresenta a propriedade de ceder e receber elétrons (MORAES; COLLA, 2006; MONTERO<br />
et al., 2014). A vitamina C é uma molécula usada na hidroxilação de várias reações<br />
bioquímica sendo a principal a do colágeno, a proteína fibrilar que dá resistência aos ossos,<br />
dentes, tendões e paredes dos vasos sanguíneos (PELUZIO et al., 2010).<br />
A principal vitamina antioxidante transportada na corrente sanguínea pelas<br />
partículas lipoprotéicas é a vitamina E (tocoferóis e tocotrienóis). Ela protege os lipídios da<br />
peroxidação e pode reduzir o risco de doenças cardiovasculares, melhorar a condição<br />
imune e modular condições degenerativas importantes associadas ao envelhecimento<br />
(SOUZA et al., 2003). Essa vitamina está presente em óleos vegetais na forma de α, β, γ e<br />
δ-tocoferol, sendo o α-tocoferol a forma antioxidante mais comumente encontrada nos<br />
tecidos e no plasma. Há evidências que ela atua impedindo ou minimizando os danos<br />
provocados pelos radicais livres associados com doenças específicas como o câncer,<br />
artrite, catarata, diabetes, isquemia e o processo de envelhecimento. Sendo considerado<br />
um dos principais mecanismos da defesa endógena do organismo (TRABER, 2001;<br />
MORAES; COLLA, 2006).<br />
261
Alimentos funcionais<br />
Compostos fenólicos<br />
Polifenóis são substâncias caracterizadas por possuírem uma ou mais hidroxilas<br />
ligadas a um anel aromático. Eles são sintetizados em plantas como compostos<br />
secundários em respostas ao stress durante o desenvolvimento das plantas causados por<br />
insetos, patógenos, lesões físicas e radiações UV (HERMANN; NAGEL, 1989; NACZK;<br />
SHAHIDI, 2004; MEHNI et al., 2014). Existe um grande interesse por esses compostos<br />
devido aos seus potenciais efeitos benéficos à saúde, sua atividade antioxidante e seus<br />
efeitos antimicrobianos (FAITH et al., 1992; NICHOLS; KATIYAR, 2010; RODRIGO et al.,<br />
2011; GIAMPIERI et al., 2014).<br />
Os compostos fenólicos podem ser classificados como flavonóides e nãoflavonóides.<br />
No grupo dos flavanóides estão a catequina, epicatequina, epigalocatequina,<br />
caempferol, quercetina, miricetina, isoflavonas e antocianinas, e nos não-flavonóides<br />
encontramos os ácidos fenólicos, hidroxibenzóicos, hidroxicinâmicos, estilbenos<br />
(resveratrol), cumarina e taninos (BURNS, 2002; HEIM, et al., 2002; SOARES, 2002). Além<br />
de seus atributos sensoriais característicos, todos esses compostos contribuem para<br />
aumentar as propriedades benéficas dos frutos e seus derivados (DA SILVA et al., 2012).<br />
Os flavonóides compõem uma ampla classe de substâncias de origem natural não sendo<br />
sintetizado pela espécie humana. Entretando, esses compostos fenólicos apresentam<br />
características importantes para os sistemas biológicos como antioxidante (LACOMBE et<br />
al., 2010).<br />
A uva é um bom exemplo de fruto rico em compostos fenólicos. As antocianinas são<br />
responsáveis pelos atributos sensoriais na produção de vinhos e as catequinas e<br />
epicatequinas são os principais compostos responsáveis pela adstringência de vinhos e<br />
sucos de uva (CÔTÉ et al., 2011). Quercetina, caempferol e miricetina, também atuam no<br />
desenvolvimento da coloração do vinho, atuando como co-pigmentos junto às antocianinas.<br />
A partir de uma molécula simples de fenol podem se derivar substâncias simples ou<br />
complexas. Porém, não é possível isolar e identificar todas elas nos tecidos vegetais.<br />
As isoflavonas são encontradas em legumes, principalmente em grãos de soja<br />
(ANJO, 2004). O consumo da soja tem sido considerado benéfico, com um efeito<br />
potencialmente protetor contra um número de doenças crônicas como doença cardíaca<br />
coronária, câncer de próstata, diabetes, osteoporose, deficiência cognitiva e doenças<br />
cardiovasculares (MUNRO, 2003). Sua estrutura e atividade se assemelham ao estrógeno<br />
humano e são conhecidas como fitoestrógenos, podendo proteger o organismo contra os<br />
efeitos da menopausa e câncer de mama pela ação de estrógenos bloqueadores (ANJO,<br />
2004). Os grãos de soja e os produtos alimentícios derivados da soja contêm, em sua<br />
maioria, uma mistura de isoflavonas agliconas (genisteína, daidzeína e gliciteína) que são<br />
262
Carvalho et al.<br />
convertidas no intestino a fitoestrógenos e auxiliam na redução do colesterol LDL no sangue<br />
(HWANG et al., 2009).<br />
Ácidos graxos poli-insaturados<br />
Alimentos como peixes de água fria (salmão, atum, sardinha, bacalhau), óleos<br />
vegetais, sementes de linhaça, nozes e alguns tipos de vegetais são conhecidos por<br />
conterem quantidade significativa de ácidos graxos poli-insaturados, os ômega 3 e 6. Os<br />
principais ácidos graxos da família ômega 3 são o alfa-linolênico (C18:3), o<br />
eicosapentanóico-EPA (C20:5) e o docasahexanóico-DHA (C22:6). O ácido linoleico<br />
(C18:2) e o araquidônico (C20:4) são os ácidos graxos da família ômega 6 (PIMENTEL et<br />
al., 2005).<br />
Os ácidos graxos EPA e DHA são sintetizados nos seres humanos a partir do ácido<br />
linolênico, sendo este o principal precursor das prostaglandinas, leucotrienos e<br />
tromboxanos que apresentam atividade anti-inflamatória, anticoagulante, vasodilatadora e<br />
antiagregante (RODRÍGUEZ et al.,2003; PIMENTEL et al.,2005). Os ácidos graxos EPA e<br />
DHA podem ser sintetizados por algas marinhas e assim fazerem parte da cadeia alimentar<br />
dos animais marinhos.<br />
Pesquisas têm mostrado que o consumo de alimentos ricos em ácidos graxos poliinsaturados<br />
tem surtido efeito favorável sobre os níveis de triglicerídeos, pressão<br />
sanguínea, mecanismo de coagulação e ritmo cardíaco e na redução da incidência de<br />
arteriosclerose (SOUZA et al., 2003). Os mecanismos pelos quais os ácidos graxos afetam<br />
as concentrações do colesterol plasmático são: mudanças na composição das<br />
lipoproteínas, na produção de LDL, na produção de VLDL (very low density lipoprotein) pelo<br />
fígado e na atividade dos receptores do LDL. De acordo com alguns nutricionistas, os<br />
ácidos graxos ômega 3 devem ser consumidos em uma proporção equilibrada de 5:1 com<br />
os ácidos graxos ômega 6 (MORAES; COLLA, 2006).<br />
No Brasil, somente os ácidos graxos ômega 3 provenientes de óleos de peixe (EPA -<br />
ácido eicosapentaenóico e DHA – ácido docosahexaenóico) possuem alegação de<br />
propriedade funcional aprovada pela ANVISA. A alegação diz “O consumo de ácidos graxos<br />
ômega 3 auxilia na manutenção de níveis saudáveis de triglicerídeos, desde que associado<br />
a uma alimentação equilibrada e hábitos de vida saudáveis” (BRASIL/ANVISA, 2008).<br />
Os ácidos graxos ômega 6 estão presentes em óleos vegetais e são transformados<br />
pelo organismo humano no ácido araquidônico e em outros ácidos graxos poli-insaturados.<br />
Os ômega 6 derivados do ácido linoléico exercem importante papel fisiológico como<br />
participa da estrutura de membranas celulares influenciando a viscosidade sangüínea,<br />
permeabilidade dos vasos, ação antiagregadora, pressão arterial, reação inflamatória e<br />
263
Alimentos funcionais<br />
funções plaquetárias (BANNI, 2002). O ácido linoleico conjugado (CLA) pode ser sintetizado<br />
por meio da isomeração alcalina do ácido linoleico encontrado no oléo de cártamo, por<br />
exemplo. Esses compostos são encontrados naturalmente na gordura do leite e da carne de<br />
animais ruminantes como resultado do processo de isomeração enzimática do ácido<br />
linoleico conduzido pelas bactérias localizadas no intestino desses animais (BANNI, 2002;<br />
SCHOGOR et al., 2014).<br />
O CLA é permitido como ingrediente alimentício em alguns países. A FDA (USA)<br />
aprovou o uso do CLA sintético como ingrediente em leite de soja, bebidas, barras de<br />
cereal, produtos lácteos e sucos de fruta (FDA, 2014). Na União Europeia, o uso de CLA<br />
em suplementos não requer avaliação de segurança, mas como ingrediente em outros<br />
alimentos requer avaliação de segurança e autorização de uso. EFSA (European Food<br />
Safety Authority) afirmou que e o CLA é seguro para adição em produtos destinados ao<br />
consumo adulto, como leite, iogurte e produtos de fruta, com recomendação de ingestão de<br />
3,5 gramas de CLA por dia, por no máximo seis meses. Porém, mesmo com essa<br />
aprovação a Comissão Europeia não autorizou o uso desse ingrediente pelo fato de não<br />
terem sido identificado medidas de gerenciamento do risco para garantir que o CLA não<br />
será consumido por longos períodos. Sendo assim o uso do CLA não é autorizado como<br />
ingrediente em alimentos no âmbito da União Europeia (EFSA, 2010; EFSA, 2012). Na<br />
Austrália e Nova Zelândia, o Food Standard Australia New Zealand (FSANZ) rejeitou a<br />
petição para autorização de uso de CLA em alimentos, com a finalidade de auxiliar em<br />
programas de controle de peso e dietas (FSANZ, 2011).<br />
No Brasil, a segurança de uso do CLA isolado ou como ingrediente em alimentos<br />
tem sido avaliado desde 2003 sendo a última publicada em janeiro de 2013. A principal<br />
justificativa dos interessados na aprovação consiste na necessidade de fornecer ácidos<br />
graxos poli-insaturados essenciais ômega 6 para os consumidores. Entretanto, a presença<br />
de duplas ligações na configuração trans e o fato das duplas ligações não serem separadas<br />
por um grupo metileno, legalmente, o CLA é considerado uma gordura trans<br />
(BRASIL/ANVISA, 2007) e não é considerado seguro para uso em alimentos. Sendo<br />
necessário mais estudo sobre os mecanismos de ação dos diferentes isômeros e que<br />
comprovem sua eficácia e segurança. Esta proibição também é valida para o aumento do<br />
CLA naturalmente presente no leite e carne de animais ruminantes por meio de<br />
modificações na dieta desses animais, uma vez que esses produtos também são<br />
considerados novos alimentos ou ingredientes e necessitam de uma comprovação da<br />
segurança de uso antes de sua comercialização (BRASIL/ANVISA, 2007).<br />
264
Carvalho et al.<br />
Carotenoides<br />
Os carotenoides são pigmentos de cor vermelha, alaranjada ou amarela,<br />
encontrados nas células dos vegetais e que atuam na fotossíntese. Estão presentes,<br />
também nas células de protistas e fungos e não podem ser sintetizados pelos animais, mas<br />
são compostos essenciais para a vida, portanto devem ser ingeridos através da<br />
alimentação. As moléculas de carotenoides contêm 40 átomos de carbono, com um número<br />
variável de duplas ligações conjugadas. São representados por beta-caroteno que são<br />
altamente apolares e precursores de vitamina A, que atua na saúde da visão; por licopeno<br />
que são altamente apolares e atua na prevenção do câncer da próstata e é antioxidante;<br />
por xantofilas que são polares, com grupos oxigenados com hidroxilas ou cetonas; por<br />
luteína e a zeaxantina que conferem cor verde escura a alguns alimentos; e pelo mixol,<br />
osciloxantina e aloxantina (COSTA; ROSA, 2010).<br />
Estudos recentes propõem a ingestão de carotenoides para a prevenção ou controle<br />
do câncer de próstata (LAJOLO, 2002). Alguns mais específicos como a zeaxantina e a<br />
luteína, presentes no brócolis e no espinafre, atuam na redução do risco de degeneração<br />
macular dos olhos que ocorre com o envelhecimento. Ao serem absorvidos pelo organismo<br />
humano, os carotenoides se clivam em ácido retinóico induzindo a cascata de genes e<br />
promovendo a fagocitose de células nocivas na retina (HASLER, 2002). Outros benefícios<br />
trazidos pelos carotenoides são aumento das funções das células imunológicas envolvidas<br />
na detecção e eliminação de células tumorais reduzindo o surgimento de câncer e outras<br />
doenças crônicas não transmissíveis (PAULA, et al. 2004). Os carotenoides com alegações<br />
de propriedade funcional no Brasil são os licopenos, luteína e zeaxantina. De acordo com a<br />
ANVISA suas alegações dizem “A luteína/zeaxantina/licopeno tem ação antioxidante que<br />
protege as células contra os radicais livres. Seu consumo deve estar associado a uma<br />
alimentação equilibrada e hábitos de vida saudáveis” (BRASIL/ANVISA, 2008).<br />
O licopeno é considerado o carotenoide com maior capacidade antioxidante<br />
protegendo as moléculas de lipídios, lipoproteínas de baixa densidade (LDL), proteínas e o<br />
DNA. Estudos epidemiológicos sugerem que o consumo de licopeno contribui para a<br />
redução do risco de câncer de próstata. Os mecanismos pelos quais o licopeno atua são na<br />
inibição da sinalização do fator de crescimento similar a insulina prostática, inibição da<br />
expressão da interleucina 6 (IL-6) e na inibição da sinalização de andrógenos (WERTZ et<br />
al., 2004). Estudos mostram que o licopeno pode ser mais eficientemente absorvido de<br />
produtos de tomate processado como os molhos prontos e o ketchup (DAVIES; MORLAND,<br />
2004) e são requeridos 35 mg de licopeno por dia para que o estresse oxidativo e os danos<br />
celulares sejam minimizados (COSTA; ROSA, 2010).<br />
265
Alimentos funcionais<br />
A luteína e a zeaxantina são carotenoides mais polares devido a presença do grupo<br />
hidroxil e não podem ser convertidas em vitamina A, porém existe uma forte relação entre o<br />
consumo desses carotenoides e a proteção contra o desenvolvimento de doenças<br />
oftalmológicas como a degeneração macular e catarata (MARES-PERLMAN et al., 2002) e<br />
câncer (DOWNHAM; COLLINS, 2000).<br />
Polióis<br />
Os polióis são álcoois que contêm grupos hidroxilas. Esses compostos são usados<br />
como edulcorantes pelas indústrias de alimentos e também na química de polímeros. Os<br />
polióis mais importantes são o xilitol, manitol e o sorbitol que possuem alegação de<br />
propriedades funcionais como “Manitol/Xilitol/Sorbitol não produz ácidos que danificam os<br />
dentes. O consumo do produto não substitui hábitos adequados de higiene bucal e de<br />
alimentação”, esta alegação é aprovada somente para gomas de mascar sem açucar<br />
(BRASIL/ANVISA, 2008).<br />
Os polióis não são fermentáveis por bactérias da flora bucal por isto não contribui<br />
para a formação do ácido que ataca o esmalte dos dentes. Sua propriedade bacteriostática<br />
o torna importante para a higiene oral sendo capaz de inibir o crescimento de Streptococcus<br />
mutans, reduzindo a susceptibilidade à cárie (GRANSTRÖM et al. 2007). Além disso, o uso<br />
contínuo de xilitol ajudará a seleção de formas menos virulentas e resultará em uma<br />
microflora oral menos agressiva. Essa propriedade tem sido estudada desde a década de<br />
setenta quando pesquisas com crianças que mascaram gomas contendo xilitol em<br />
substituição à sacarose mostraram uma redução da incidência de cáries e remineralizarão<br />
de lesões de cáries recém-formadas e também um efeito prolongado meses após os testes<br />
(ISLAM, 2011). A FDA (EUA) aprovou o uso da afirmação “não provoca cáries” nos rótulos<br />
para alimentos sem açúcar que contenham sorbitol (OLTMANNS et al., 2014).<br />
Considerações finais<br />
Inovação é o processo das atividades técnicas, concepção, desenvolvimento e<br />
gestão que resulta na comercialização de produtos novos ou aprimorados (FREEMAN,<br />
1982) e ela é importante para a dinâmica competitiva das indústrias alimentícias. Quanto a<br />
inovação na indústria de alimentos, os alimentos funcionais são os que têm despertado um<br />
grande interesse dos cientistas e da indústria alimentícia que se volta para atender a<br />
demanda crescente da população interessada em resgatar hábitos saudáveis. Um alimento<br />
funcional pode ser um alimento natural ou um alimento a partir do qual um componente foi<br />
adicionado ou removido por meios tecnológicos ou biotecnológicos. A incorporação destes<br />
266
Carvalho et al.<br />
alimentos na dieta é altamente desejável e pode ter implicações consideráveis para a saúde<br />
pública, pois atinge grupos populacionais amplos e reduz problemas de saúde pública que<br />
implica em um custo elevado para a sociedade e os governos. O bem estar da população<br />
leva ao desenvolvimento e envelhecimento com uma melhor saúde. Lembrando que a<br />
população brasileira acima de 60 anos passou de 4% em 2000 para 10% em 2010<br />
(BRASIL/IBGE, 2010).<br />
A formulação e mistura ou enriquecimento dos alimentos tradicionais constitui uma<br />
forma simples e tecnologicamente barata para desenvolver novos alimentos funcionais e<br />
tem sido amplamente utilizada no processamento de alimentos. Por exemplo, alimentos<br />
como o iodo em sal, enriquecimento de vitaminas A, D e C, ferro e ácido fólico em bebidas<br />
e farinhas tornou-se prática comum no mundo. Estudos científicos mais recentes tem<br />
demonstrado a eficiência de alimentos funcionais naturais como os a base de fibras e<br />
moléculas bioativas (GUARDA et al., 2005; GIAMPIERI et al., 2014). Tem ainda<br />
desenvolvido produtos de origem vegetal a base de soja (HWANG et al., 2009) e<br />
enriquecidos com prebióticos como a inulina (SAAD, 2006). Além do desenvolvimento de<br />
produtos de origem animal como leites enriquecidos com ômega 3 e antioxidantes naturais,<br />
prebióticos e probióticos (HAN et al., 2011; MATUMOTO-PINTRO, et al., 2011), produtos<br />
cárneos enriquecidos com antioxidantes (JIMÉNEZ-COLMENERO et al., 2010) e ovos<br />
desidratados com antioxidantes (ABREU et al., 2014).<br />
Os produtos de origem animal funcional podem ser produzidos naturalmente através<br />
da alimentação diferenciada dos animais. Um dos enfoques é a busca de produtos com<br />
maiores concentrações de moléculas bioativas (antioxidantes), menores teores de gordura,<br />
com perfil de redução da taxa de ácidos graxos saturados:insaturados, que os caracterize<br />
como alimento funcional, seja na carne, leite ou ovos (BOMFIM et al., 2011; CÔRTES et al.,<br />
2010; SKRIVAN et al., 2012; KELLY et al., 2014). A utilização de alimentação diferenciada<br />
na produção animal melhora a qualidade de saúde destes animais, fazendo com que eles<br />
melhorem a sua fertilidade e reduza a mortalidade embrionária (PETIT; TWAGIRAMUNGU,<br />
2006).<br />
Estudos com moléculas bioativas em alimentos e ou em enriquecimentos devem ser<br />
realizados para aumentar a compreensão e confirmar a efetividade da ação destas<br />
moléculas e, aumentar assim a lista da autorização de produtos e alegação dos alimentos<br />
funcionais no Brasil.<br />
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271
Capítulo 16<br />
Alimentos alternativos para suínos<br />
Paulo Levi de Oliveira Carvalho 1<br />
Tiago Junior Pasquetti 2<br />
Dani Perondi 3<br />
Silvana Teixeira Carvalho 1<br />
1 Docente do curso de Zootecnia da Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Unioeste – Campus de<br />
Marechal Cândido Rondon. paulolevi@yahoo.com.br; silteixeira@gmail.com<br />
2 Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Zootecnia da Universidade Estadual de Maringá.<br />
tjpasquetti@hotmail.com;<br />
3 Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Zootecnia da Universidade Estadual Paulista. – Unesp –<br />
Jaboticabal. daniel.prd@zootecnista.com.<br />
Introdução<br />
A suinocultura é uma das atividades mais tradicionais do setor agropecuário. Dados<br />
da ABIPCS (2012) mostram que produção mundial de carne suína, em 2011, foi de 101,127<br />
mil toneladas de carcaça, e o Brasil é o quarto maior produtor de carne suína com 3.227 mil<br />
toneladas produzidas em 2011, atrás apenas da China, União Europeia (27 países) e<br />
Estados Unidos.<br />
Na estatística nacional, Santa Catarina é o estado brasileiro com a maior produção<br />
de carne suína, atingindo em 2011, 782,1 mil toneladas de carcaça, com crescimento de<br />
5,99% em relação ao ano de 2010. Esta alta produção demanda grande quantidade de<br />
insumos, além de exigir uma cadeia altamente especializada e com incremento tecnológico<br />
constante para que se possa atingir maiores produções e eficiência produtiva.<br />
A alimentação representa o item de maior custo, surgindo interesse contínuo na<br />
busca por alimentos alternativos que possam reduzir os gastos com a alimentação e,<br />
consequentemente, os custos de produção do suíno (OLIVEIRA et al., 2004). Em virtude<br />
das constantes alterações nos preços do milho e do farelo de soja, principais componentes<br />
das rações para suínos, torna-se essencial o conhecimento do valor nutricional dos<br />
alimentos alternativos para que possam ser empregados como fonte de energia e proteína<br />
na ração (BASTOS et al., 2006).
Carvalho et al.<br />
Apesar de áreas suficientes para atender às diferentes demandas, as especulações<br />
levam ao aumento dos preços destas commodities, e torna a produção de suínos inviável,<br />
devido a alimentação representar aproximadamente 70% dos custos de produção, sendo a<br />
ração responsável por 60% deste total (FIALHO, 2009).<br />
De acordo com SINDIRAÇÕES (2011), em 2010, a produção brasileira de suínos<br />
consumiu um total de 10,5 milhões de toneladas de milho, sendo este cereal o principal<br />
componente das rações de suínos, e, responsável por até 40% dos custos de produção<br />
(BELLAVER, 2004).<br />
Segundo Girotto et al., (2003), a busca por ingredientes alternativos aumenta a<br />
demanda e consequentemente o mercado passa a perder a vantagem diferencial que teriam<br />
pela falta ou aumento de preço dos ingredientes tradicionais (soja e milho).<br />
Para substituir os alimentos tradicionais (milho ou farelo de soja) por ingredientes<br />
alternativos, deve-se obter o conhecimento da composição nutricional (valor nutricional), a<br />
presença de fatores antinutricionais, o nível ideal de inclusão nas dietas, avaliação do<br />
alimento e sua disponibilidade regional para obtenção de custos e posteriormente<br />
viabilidade da inclusão. A maioria dos alimentos alternativos possuem sazonalidade, desta<br />
forma torna-se interessante usa-los em épocas de maior oferta no mercado.<br />
Exigências nutricionais dos suínos<br />
A suinocultura tem considerável crescimento no Brasil, principalmente pela entrada<br />
de híbridos comerciais de alto potencial genético. Esses animais são mais precoces e<br />
devem receber uma atenção especial em relação a sua nutrição, para expressar seu<br />
máximo rendimento (ROSTGANO et al., 2011).<br />
Os híbridos modernos possuem peculiaridades em sua fisiologia do crescimento,<br />
possuem maiores exigências para mantença e crescimento do tecido magro, e menor para<br />
deposição de gordura na carcaça. Geralmente as tabelas apresentam as exigências dos<br />
suínos separados em três categorias de acordo com o potencial genético (alto, médio e<br />
baixo), devido ao aporte de material genético e das condições de ambiência e sanitárias<br />
oferecidas aos animais, e a segunda divisão é pelo sexo (machos castrados e fêmeas),<br />
onde machos castrados consomem mais ração, crescem mais rápido e apresentam pior<br />
conversão alimentar em relação as fêmeas (BERTECHINI, 2013).<br />
Segundo Fialho (2009), as alterações relativas aos padrões genéticos, às<br />
instalações, à nutrição e ao manejo sanitário, nos sistemas de produção, podem ocasionar<br />
mudanças nas exigências nutricionais nas diferentes fases do ciclo produtivo. Associado a<br />
estes fatores são constatadas mudanças de processamento na obtenção dos diferentes<br />
subprodutos utilizados na formulação de rações, as quais podem influenciar o metabolismo<br />
273
Alimentos alternativos para suínos<br />
dos nutrientes, provocando, assim, possíveis alterações nas exigências nutricionais dos<br />
animais.<br />
Desta forma, diversas pesquisas foram conduzidas com o objetivo de avaliar as<br />
exigências nutricionais dos suínos, possibilitando formular as rações com menores custos<br />
de produção. Ao longo do tempo, foram publicadas diversas tabelas (NRC, 1998;<br />
ROSTAGNO et al. 2011), as quais mostram as exigências nutricionais dos suínos nas<br />
diversas fases de crescimento e de produção.<br />
Métodos para determinação da digestibilidade do conteúdo energético dos alimentos<br />
para suínos<br />
Coleta total de fezes (método tradicional)<br />
Este método é utilizado para determinar a digestibilidade dos nutrientes e os valores<br />
de energia digestível e metabolizável das rações e dos ingredientes para suínos e aves,<br />
aplicados nas formulações e utilizados nas tabelas brasileiras de composição de alimentos e<br />
exigências nutricionais para aves e suínos (ROSTAGNO et al., 2011).<br />
Os animais são mantidos em gaiolas de metabolismo individuais, para coleta total de<br />
fezes e urina. No período de coleta, as fezes são pesadas e armazenadas (-18 ºC)<br />
diariamente para posterior homogeneização e retirada de amostras para análises<br />
laboratoriais. Na coleta de urina, utilizam-se baldes coletores, nos quais são adicionados<br />
20 mL de ácido clorídrico (1:1) com objetivo de evitar a perdas de nitrogênio por volatilização<br />
e possível proliferação bacteriana. Diariamente é coletada uma alíquota de 20% da<br />
produção diária de urina, sendo esta armazenada (-18 ºC).<br />
Basicamente o método consiste na ingestão de um alimento (ingrediente), e<br />
respectiva coleta da urina e fezes (Aves e Suínos) produzidas durante o período de cinco<br />
dias. O ensaio envolve um período de adaptação de quatro a sete dias para estabilização do<br />
consumo diário, seguida pela administração de um marcador (1% de óxido férrico) nas<br />
rações no primeiro e último dia de coleta das fezes, sendo estas armazenadas em<br />
congelador (-4 ºC). Posteriormente, procede-se com as análises laboratoriais de acordo com<br />
as características do alimento teste, como: matéria seca, matéria mineral, energia bruta,<br />
proteína bruta, fibra detergente neutro, fibra detergente ácido, entre outras (SAKOMURA;<br />
ROSTAGNO, 2007).<br />
Para determinação dos valores energéticos de um alimento, utilizam-se duas dietas,<br />
base e teste. A dieta base chamada de referência é constituída por milho e farelo de soja, a<br />
segunda (teste), é constituída pela substituição de uma determinada porcentagem da dieta<br />
referência pelo ingrediente ou alimento em avaliação (alimento teste). A substituição<br />
274
Carvalho et al.<br />
dependerá do tipo de alimento teste, geralmente utiliza-se de 20% a 40% para alimentos<br />
com características físicas e de composição próximas ao milho e farelo de soja. Entretanto,<br />
alimentos fibrosos e líquidos recomenda-se a substituição de 7% a 10%, principalmente pela<br />
alteração da forma da ração, no caso dos óleos o que dificulta a homogeneização das<br />
rações, no caso dos alimentos fibrosos, estes acabam dificultando a formulação das rações,<br />
influenciando o consumo e em níveis elevados podem afetar a digestibilidade (SAKOMURA;<br />
ROSTAGNO, 2007).<br />
Métodos indiretos: utilização dos indicadores<br />
Este é um método alternativo, ou pode ser associado a coleta total, para estimar a<br />
digestibilidade dos nutrientes, energia digestível e metabolizável de uma ração, ou<br />
ingrediente em avaliação. Os indicadores são substâncias que não são digeridas ao longo<br />
do trato digestivo, não são tóxicos aos animais, não exercem alterações fisiológicas no trato<br />
digestivo, não se associam a outros nutrientes, devem ser totalmente recuperadas nas fezes<br />
e devem apresentar de fácil análise laboratorial (SAKOMURA; ROSTAGNO, 2007).<br />
Os indicadores são utilizados para determinar um fator de indigestibilidade afim de,<br />
estimar a quantidade de fezes ou excretas que corresponde a uma unidade de ração<br />
consumida (SAKOMURA; ROSTAGNO, 2007).<br />
Segundo Sakomura e Rostagno, (2007), entre os principais indicadores utilizados em<br />
ensaios de metabolismo, destaca-se o óxido crômico (Cr 2 O 3 ), cujo indicador deve ser<br />
adicionado na proporção de 0,5% na ração. Entretanto, o uso de óxido crômico apresenta<br />
algumas desvantagens, como sua determinação na análise laboratorial, as características<br />
eletrostáticas, sendo de difícil separação em dietas ricas em fibras e açúcar, além de ser<br />
uma substância carcinogênica. Outro indicador importante é a cinza insolúvel em ácido<br />
(CIA), que se trata de um mineral indigestível, composto em sua maioria por sílica. Em<br />
alimentos que apresentam baixa concentração de CIA é necessário adicionar o produto<br />
comercial Celite ® , na proporção de 1% na dieta.<br />
Métodos para determinação da digestibilidade da proteína e dos aminoácidos dos alimentos<br />
para suínos<br />
As proteínas são estruturalmente compostas por unidades básicas de aminoácidos,<br />
unidos entre si por ligações peptídicas (NELSON; COX, 2011). São conhecidos 22<br />
aminoácidos que compõem a proteína, mas apenas 10 são considerados essenciais para os<br />
animais monogástricos (SAKOMURA; ROSTAGNO, 2007). Aminoácidos essenciais são<br />
275
Alimentos alternativos para suínos<br />
aqueles que não são sintetizados pelo organismo em velocidade suficiente para atender as<br />
exigências para o máximo desempenho animal (BERTECHINI, 2013).<br />
Gattás et al. (2012) avaliando níveis de lisina digestível, para suínos castrados dos<br />
60 aos 100 dias, observaram aumento no ganho de peso e conversão alimentar a medida<br />
em que houve aumento dos níveis de lisina digestível na ração, sendo que o mesmo ocorreu<br />
com o rendimento de carcaça e a quantidade de carne. O conhecimento dos aminoácidos<br />
essenciais é fundamental, uma vez que causam o maior impacto sobre o desempenho<br />
animal. Assim torna-se necessário conhecer a composição em aminoácidos dos alimentos,<br />
bem como o seu aproveitamento pelos animais.<br />
A utilização de dietas com base em aminoácidos digestíveis tem sido utilizada,<br />
principalmente para maximizar o uso das matérias primas, e a possibilidade de substituição<br />
do milho e farelo de soja da dieta por ingredientes com perfil de aminoácidos conhecido e<br />
suplementação dos aminoácidos limitantes (PARSONS, 1991).<br />
A digestibilidade é determinada pela diferença entre a quantidade consumida e a<br />
excretada nas fezes. A disponibilidade dos aminoácidos é determinada como a quantidade<br />
de aminoácidos absorvidos e utilizada pelo animal (SAKOMURA; ROSTAGNO, 2007).<br />
Digestibilidade Ileal: anastomose íleo-retal (uso da cânula T simples)<br />
São utilizados animais na fase de crescimento (30 kg), os quais passam por um<br />
procedimento cirúrgico para realizar a anastomose íleo-retal, segundo a técnica descrita por<br />
Leão et al. (1988). Após a cirurgia os animais são alojados em gaiolas metabólicas, por sete<br />
dias para adaptação. Em seguida, inicia-se o período de coleta de cinco dias (SAKOMURA;<br />
ROSTAGNO, 2007).<br />
De acordo com os procedimentos de Sakomura e Rostagno (2007), um grupo de<br />
animais recebe uma dieta isenta de proteína (DIP), e uma segunda dieta contendo o<br />
alimento teste em substituição a DIP, sendo a única fonte de proteína e aminoácidos. O<br />
indicador (CIA ou óxido crômico) é adicionado nas dietas, e as mesmas são fornecidas com<br />
base no peso metabólico. Para evitar perdas as rações são umedecidas na proporção de<br />
1:1, facilitando o consumo e reduzindo o desperdício.<br />
Além da anastomose íleo-retal, existe outro procedimento descrito por Sakomura e<br />
Rostagno (2007), que consiste da implantação da cânula T simples. A técnica, adaptada de<br />
Donkoh et al. (1994), deve ser realizada após jejum de 24 horas (para evitar a contaminação<br />
pela digesta) e consiste na incisão vertical de 5-6 cm na parede do corpo, cerca de 3-4 cm<br />
atrás da ultima costela, na linha mediana. O intestino delgado é então exteriorizado e uma<br />
nova incisão de 2-2,5 cm é realizada, cerca de 10-15 cm anterior à junção íleo-cecal. Uma<br />
sutura deve ser realizada ao redor da incisão, para a inserção da cânula. Após este<br />
276
Carvalho et al.<br />
procedimento a cânula é exteriorizada por meio de um corte de 1 cm de diâmetro, 3 a 4 cm<br />
anterior à incisão inicial. Após o tratamento pós-operatório, os animais são alimentados com<br />
dietas altamente digestíveis, em pequenas quantidades e aumentando gradativamente até o<br />
consumo normal.<br />
Após a cirurgia e reestabelecimento do consumo normal, os animais passam por um<br />
período de cinco dias para adaptação as instalações e dois dias de coleta de amostras. São<br />
utilizadas duas dietas, a primeira isenta de proteína (DIP), e a teste para substituição da DIP<br />
pelo alimento teste. Em todas as dietas é adicionado indicador e estas são fornecidas duas<br />
vezes por dia. As digestas são coletadas em diferentes horários ao longo do dia, e<br />
acondicionadas em sacos plásticos amarrados diretamente nas cânulas e congeladas, para<br />
posteriores análises laboratoriais.<br />
Digestibilidade Ileal: método sacrifício<br />
Neste método podem ser utilizados animais em crescimento e leitões desmamados.<br />
São fornecidas duas dietas, uma dieta isenta de proteína para avaliar as perdas endógenas<br />
e a dieta teste, em ambas é adicionado óxido crômico. Apolônio et al. (2002) descreveram o<br />
protocolo correto para abate dos animais e coleta da digesta. No período de coleta é<br />
realizado um jejum prévio de 40 horas, sendo os animais abatidos sete horas após a<br />
ingestão da dieta, em que é retirado um segmento de 20 cm do íleo para a coleta da<br />
digesta.<br />
Classificação dos alimentos<br />
Conceito de alimento: toda matéria capaz de ser transformada e utilizada pelos<br />
animais. São constituídos de elementos denominados nutrientes que exercem papel<br />
particular no organismo.<br />
De forma geral, os alimentos são classificados em: energéticos (menos de 20% de<br />
proteína), proteicos (mais de 20% de proteína), os quais são subdivididos em proteicos de<br />
origem vegetal e animal, macrominerais, micromineirais, aditivos que atuam em processos<br />
digestivos ou modificam a flora intestinal e outros ingredientes (Tabela 16.1).<br />
277
Alimentos alternativos para suínos<br />
Tabela 16.1 Principais ingredientes utilizados na fabricação de rações para suínos<br />
Energéticos<br />
Classificação<br />
Proteicos de origem vegetal<br />
Proteicos de origem animal<br />
Macrominerais<br />
Microingredientes<br />
Ingredientes que auxiliam o<br />
processo digestivo e (ou)<br />
modificam a flora intestinal<br />
Ingredientes<br />
Milho, sorgo, milheto, trigo, triguilho, triticale, cevada,<br />
aveia, quirera de arroz, farelos de trigo e de arroz,<br />
mandioca e raspa de mandioca, caldo de cana, óleo de<br />
soja degomado, gorduras animais.<br />
Subprodutos do processamento de vegetais: farelos de<br />
soja, de glúten, de algodão, de amendoim, de girassol,<br />
de canola; leveduras de destilarias, polpa cítrica, quinoa,<br />
amaranto, ervilhas.<br />
Farinhas de carne e ossos, de carne, de peixes, de<br />
penas hidrolisadas, de vísceras, de sangue.<br />
Calcário calcítico, farinha de ossos calcinada, farinha de<br />
ostras, fosfatos mono e bicálcico, sal comum.<br />
Vitaminas, micro - minerais, L - lisina, DL – metionina,<br />
L-treonina, L-triptofano.<br />
Ácidos orgânicos, enzimas, antioxidantes, probióticos,<br />
prebióticos, extratos herbais.<br />
Outros ingredientes<br />
Adaptado de Bellaver e Ludke (2004)<br />
Antimicrobianos usados preventiva ou curativamente,<br />
Antiparasitários, antioxidantes, adsorventes de<br />
micotoxinas.<br />
Segundo Bellaver e Ludke (2004), como regra geral as alternativas de alimentação<br />
de suínos, disponíveis para uso direto nas granjas, são restritas aos macroingredientes de<br />
origem vegetal, sendo estes divididos em:<br />
a) Ingredientes energéticos, como a raiz de mandioca (in natura, silagem da raiz,<br />
raspa integral, farinha e farelo residual) e caldo de cana.<br />
b) Energéticos idênticos ao milho como o sorgo, o milheto, grão de arroz e arroz na<br />
forma de quirera. Apresentam a possibilidade de substituição total do milho causando<br />
apenas pequenos ajustes na porcentagem dos demais ingredientes da ração.<br />
c) Fornecedores de energia com nível de proteína mais elevado do que o milho (pelo<br />
menos acima de 14%), como por exemplo, o farelo de arroz integral (muito sensível à<br />
rancificação), a semente de girassol e a soja integral inativada (tostada, cozida, extrusada).<br />
São os ingredientes que apresentam elevado teor de extrato etéreo e por esse motivo<br />
apresentam maior densidade energética. São recomendados para substituir entre 75% a<br />
100% da proteína fornecida pelo farelo de soja em dietas para matrizes em lactação.<br />
278
Carvalho et al.<br />
d) Fornecedores de proteína como o farelo de algodão, o farelo desengordurado de<br />
arroz, o farelo de girassol e as sementes de leguminosas (em especial o guandú) entre<br />
outros. São ingredientes aptos à inclusão em dietas de suínos em crescimento e terminação<br />
e fêmeas em gestação, substituindo entre 50% a 75% da proteína oriunda do farelo de soja.<br />
e) Fornecedores de proteína com baixa energia, a exemplo do feno de leucena, feno<br />
da folha de mandioca que podem substituir parcialmente o farelo de soja, são ingredientes<br />
preferenciais para serem incluídos em proporção definida (no máximo 10%) nas dietas de<br />
fêmeas em gestação porque apresentam elevado teor de fibra bruta e baixa densidade<br />
energética.<br />
Alimentos energéticos<br />
Sorgo (Sorgum vulgare)<br />
O sorgo esta entre os cereais mais cultivados no mundo, usado também na produção<br />
de amido industrial, farinha, cerveja e óleo comestível. Na alimentação animal, pode ser<br />
utilizado em dietas de suínos, substituindo parcialmente ou totalmente o milho. O grão de<br />
sorgo apresenta 8% a 9% de proteína bruta, geralmente um pouco superior ao do milho<br />
(RIBEIRO et al., 2010). Entretanto, maiores níveis de proteína no sorgo não mantém a<br />
mesma proporção de aminoácidos essenciais para a nutrição de suínos e aves. Esta<br />
variação na composição do sorgo é causada principalmente pelas condições climáticas e<br />
pelos diferentes tipos de solo onde é cultivado (ZARDO; LIMA, 1999).<br />
Quanto ao aspecto nutricional, o sorgo é muito semelhante ao milho. Possui o<br />
endosperma formado principalmente por amido, sendo 27% amilose e 73% amilopectina. A<br />
diferença entre os dois grãos está no tipo de proteína que envolve o amido. No sorgo, a<br />
proteína e o amido estão mais aderidos, o que diminui a digestibilidade do grão e<br />
consequentemente da ração que contêm este nutriente. A energia digestível e metabolizável<br />
do sorgo, para suínos, é cerca de 6% inferior ao milho.<br />
Segundo Magalhães e Durães (2003), devido à ausência de proteção física para as<br />
sementes, como a palha no caso do milho, a planta do sorgo produz vários compostos<br />
fenólicos, utilizados como defesa contra patógenos, pássaros e outros competidores. Entre<br />
estes compostos destaca-se o tanino condensado, que tem ação antinutricional<br />
principalmente para animais monogástricos, devido sua complexação com as proteínas,<br />
afetando a digestibilidade e alterando a palatabilidade. Fialho e Barbosa (1997) relatam que<br />
a presença do tanino inibe a ação de algumas enzimas presentes no sistema digestivo e<br />
prejudica a absorção intestinal dos nutrientes.<br />
279
Alimentos alternativos para suínos<br />
Pesquisas têm mostrado que nas rações de suínos, em crescimento e terminação, o<br />
sorgo de baixo tanino pode substituir o milho em até 100% e o de alto tanino em até 85%,<br />
sem prejudicar o desempenho dos animais. No entanto, quando isso acontece, verifica-se<br />
uma tendência de aumento no consumo de ração e piora na conversão alimentar dos<br />
suínos, em consequência do valor energético do sorgo ser inferior ao do milho (FIALHO,<br />
2009).<br />
Milheto (Pennisetum glaucum L.)<br />
Originário da África, o milheto pérola (Pennisetum glaucum L.) apresenta elevada<br />
resistência aos períodos de déficit hídrico prolongado, às temperaturas elevadas, e aos<br />
solos de baixa fertilidade, em função da sua capacidade de extração de nutrientes, devido a<br />
seu sistema radicular profundo (PEREIRA FILHO et al., 2003). O endosperma representa<br />
75% do grão do milheto, enquanto que o gérmen representa 15% e o farelo 10%. O gérmen<br />
constitui uma parte significativa do grão total do milheto, apresentando assim elevado teor<br />
de proteína e óleo o que possivelmente explica seu elevado teor de energia bruta. Seu teor<br />
de aminoácidos é superior ao do milho e do sorgo (FIALHO, 2009).<br />
Em estudos de Nicolaiewsky e Prates (1987), verificou-se que a utilização do milheto<br />
pode substituir em até 100% o milho, no entanto o balanceamento energético deve ser<br />
corrigido, em função do menor valor energético do milheto em relação ao milho.<br />
A concentração da energia digestível do milheto, para suínos, é cerca de 15% inferior<br />
à do milho, fato que pode ser explicado pela maior quantidade de fibra em detergente neutro<br />
e fibra em detergente ácido, presentes no milheto, o que proporciona redução no<br />
aproveitamento da energia bruta (LAWRENCE et al., 1995). Mesmo com essa característica,<br />
o grão de milheto pode ser considerado uma fonte viável de substituição ao milho em rações<br />
de suínos, aves, peixes e bovinos, competindo com vantagens em relação ao sorgo, como<br />
ingrediente alternativo ao milho (BASTOS et al. 2002).<br />
Nutricionalmente, o milheto também possui características interessantes para<br />
monogástricos, sendo seu teor proteico superior ao do milho e do sorgo (ADEOLA e<br />
ORBAN, 1995). De acordo com Ejeta et al. (1987), a concentração de aminoácidos do<br />
milheto é superior ao sorgo e ao milho e comparável a outros pequenos grãos, como a<br />
cevada e o arroz.<br />
Lawrence et al. (1995), em estudo com suínos na faixa de peso de 16,3 a 25,0 kg e<br />
utilizando rações não isoenergéticas, observaram efeito quadrático dos níveis de milheto<br />
sobre a ingestão diária de ração e ganho de peso, não apresentando diferenças na<br />
conversão alimentar. O nível recomendado de inclusão do milheto foi de 25%.<br />
280
Carvalho et al.<br />
Trabalhando com diferentes níveis de substituição do milho pelo milheto (0, 25%,<br />
50%, 75% e 100%) em suínos na fase de crescimento, Nunes et al. (1997) não observaram<br />
redução no desempenho.<br />
Estudos conduzidos por Bastos et al. (2002) mostraram que a inclusão de até 60%<br />
de milheto em rações para suínos nas fases de crescimento e terminação não reduziu o<br />
desempenho, nem alterou as características de carcaça. Desta forma, o grão de milheto<br />
pode ser considerado uma fonte viável de substituição ao milho em rações de suínos, aves,<br />
peixes e bovinos, competindo com vantagens em relação ao sorgo, como ingrediente<br />
alternativo ao milho.<br />
Mandioca (Manihot sculenta L.)<br />
A mandioca possui elevado teor de carboidratos e pode ser utilizada em substituição<br />
ao milho para suínos nas fases de crescimento e terminação (FIALHO, 2009). As raízes,<br />
principal matéria-prima da planta, apresentam a seguinte composição química: 60% a 65%<br />
de umidade, 21% a 33% de amido, 1,0% a 1,5% de proteínas, 0,7% a 1,06% de fibras e<br />
0,6% a 0,9% de cinzas (BUTOLO, 2002).<br />
A raiz da mandioca é rica em energia com elevado coeficiente de digestibilidade,<br />
possui baixa quantidade de fibras sendo pobre em proteína. Estudos mostram que pode ser<br />
incluída na formulação de rações de animais domésticos, devido ao seu valor energético e à<br />
sua palatabilidade, entretanto é necessária uma fonte proteica na formulação das dietas<br />
(CARVALHO, 1986).<br />
O fator limitante da utilização da mandioca na alimentação de suínos é a presença<br />
do ácido cianídrico (HCN), um composto químico responsável por causar intoxicações e<br />
casos clínicos. Este se constitui de parte estrutural dos glicosídeos, que ao se hidrolisarem e<br />
em contato com a enzima Linamarase, liberam o HCN, que ao reagir com alguns minerais<br />
inibe a atividade das metalo-enzimas, e consequentemente do transporte de O 2 , o que da<br />
origem a uma anoxia históxica ao animal (FIALHO, 2009).<br />
No Brasil, para a alimentação animal, são considerados dois tipos principais de<br />
produtos da mandioca, a farinha integral e a raspa. A farinha integral consiste do tubérculo<br />
desidratado e moído e a farinha ou farelo de raspa consiste do subproduto após a extração<br />
do amido da mandioca (fécula) (BUTOLO, 2002).<br />
Os principais métodos para eliminação da toxidez da mandioca consistem no<br />
cozimento em água, secagem ao sol, torrefação e ensilagem da mandioca in natura.<br />
Silva et al. (2010), em trabalhos com uso da silagem da raiz da mandioca contendo<br />
ou não soja integral na alimentação de suínos, na fase de crescimento, verificaram que<br />
animais alimentados com os dois tipos de silagem de mandioca tiveram melhor conversão<br />
281
Alimentos alternativos para suínos<br />
alimentar, provavelmente pela ausência de inibidores de tripsina, pela queda do pH na<br />
silagem e devido ao perfil de amido da mandioca.<br />
Arroz (Oryza sativa L.)<br />
O arroz é mundialmente produzido para ser aproveitado na alimentação humana.<br />
Devido ao custo de produção ser superior ao milho, apenas os subprodutos são utilizados<br />
na alimentação animal (ANDRIGUETTO et al., 1983; TEIXEIRA, 1997). Entretanto, quando<br />
não estiver dentro das especificações para tal ou quando razões econômicas o permitem,<br />
pode ser utilizado na alimentação animal (RIBEIRO et al. 2010).<br />
Os subprodutos do arroz, como a quirera de arroz, casca de arroz, farelo de arroz<br />
desengordurado e integral, podem ser utilizados como excelentes fontes de nutrientes na<br />
alimentação de suínos.<br />
Farelo de arroz integral (FAI)<br />
Na alimentação de suínos, o farelo de arroz integral (FAI) é um bom substituto do<br />
milho por apresentar composição química e energética semelhantes. No entanto, devido à<br />
falta de padronização no processamento do arroz, a composição química pode variar de<br />
acordo com a incorporação de cascas e de grãos quebrados (FIALHO, 2009).<br />
Cerca de 13% do peso dos grãos, consiste do pericarpo, gérmen, fragmentos de<br />
arroz e pequenas quantidades de casca, com granulometria semelhante ao farelo. A<br />
composição química é variável em função do tipo de processamento. Os teores de proteína,<br />
fibra e gordura são superiores aos do milho, o amido e a gordura são as principais fontes de<br />
energia deste ingrediente. O FAI possui alto teor em vitaminas do complexo B, como<br />
tiamina, riboflavina e niacina. Alguns fatores antinutricionais limitam o uso do FAI na<br />
alimentação de suínos, como a presença de casca que possui altos teores de celulose e<br />
sílica, os oxalatos e fitatos, além da alta concentração do fósforo. O conteúdo de gordura<br />
deste subproduto é elevado em ácidos graxos insaturados facilmente peroxidáveis, como o<br />
ácido palmítico, linoleico e oleico (RIBEIRO et al., 2010). Devido ao alto teor de óleo, o FAI<br />
pode rancificar facilmente, sendo necessária a adição de antioxidante nas rações, quando<br />
armazenadas por mais de 10 dias.<br />
Em pesquisas recentes, Gomes et al. (2012) verificaram que o farelo de arroz<br />
integral pode ser utilizado até o nível de 30% em rações de leitões (43 a 67 de idade) sem<br />
causar prejuízos no desempenho.<br />
Estudo realizado por Bertol et al. (1990), com suínos nas fases de crescimento e<br />
terminação, mostrou que o FAI pode substituir o milho em até 100% sem prejudicar o<br />
282
Carvalho et al.<br />
desempenho dos animais. Por outro lado, Campos et al. (2002) observaram que os suínos<br />
(em crescimento e terminação) que consumiram FAI apresentaram desempenho inferior.<br />
Farelo de arroz desengordurado (FAD)<br />
É um subproduto da extração do óleo contido no FAI. Esse processamento permite<br />
um tempo de armazenamento mais prolongado, entretanto, reduz seu valor energético. O<br />
FAD também apresenta elevado conteúdo de fósforo fítico, o que justifica a utilização de<br />
fitase nas dietas com FAD (FIALHO, 2009).<br />
Segundo Ribeiro et al. (2010), o FAD representa aproximadamente 82% do peso do<br />
farelo de arroz integral. Apresenta teores de proteína e fibra superiores e de gordura e<br />
energia digestível inferiores, quando comparado ao milho. Devido ao baixo teor de gordura,<br />
não apresenta problemas de deterioração, observados no farelo de arroz integral.<br />
De forma geral, o FAD na alimentação de suínos é limitado pelo alto teor de fibra<br />
bruta e de fósforo, podendo ser incluído em até 30% nas dietas de crescimento e<br />
terminação.<br />
Ludke et al. (2002) avaliando a inclusão de 30% do farelo de arroz desengordurado<br />
em dietas de suínos em fase de crescimento e terminação, não obtiveram prejuízos no<br />
desempenho dos animais.<br />
Quirera de arroz (QA)<br />
A QA é composta por grãos defeituosos e que foram quebrados após o polimento<br />
para consumo humano, representando cerca de 10% do total processado. Pode ser<br />
encontrada em graus variados de limpeza e os principais contaminantes são cascas de<br />
arroz, sementes de capim-arroz (Equinocloa spp) e angiquinho (Aeschinomene spp). Possui<br />
valor nutricional semelhante ao milho para suínos, podendo ser utilizado sem restrições nas<br />
dietas de suínos em crescimento e terminação (RIBEIRO et al., 2010).<br />
A quirera de arroz é um produto de alta qualidade que possui níveis de proteína e de<br />
energia metabolizável semelhantes ao milho (ROSTAGNO et al., 2011). Embora apresente<br />
um nível de gordura inferior ao milho, à quirera de arroz compensa essa carência com o<br />
elevado teor de amido. Segundo o mesmo autor, a quirera de arroz, quando comparada com<br />
o milho, apresenta nível de fibra bruta inferior, enquanto que para os aminoácidos lisina e<br />
metionina, apresenta valores levemente superiores.<br />
Segundo Butolo (2002), uma das vantagens da utilização de quirera de arroz na dieta<br />
dos animais é a ausência ou nível muito reduzido de micotoxinas devido à forma de colheita<br />
e processamento do arroz.<br />
283
Alimentos alternativos para suínos<br />
Em estudos utilizando níveis de 0, 20%, 40% e 60% de quirera de arroz, substituindo<br />
o milho em rações de suínos em crescimento e terminação, Conci et al. (1996) não<br />
obtiveram diferença estatística para os parâmetros de desempenho e concluíram que a<br />
quirera de arroz pode substituir o milho em até 60%. Resultados semelhantes foram obtidos<br />
por Menezes et al. (2000), os quais avaliaram o desempenho de suínos na fase de<br />
terminação, alimentados com rações contendo 0, 25%, 50%, 75% e 100% de quirera de<br />
arroz em substituição ao milho, e concluíram que a inclusão da mesma na alimentação de<br />
suínos não prejudicou o desempenho, e portanto, este produto pode substituir o milho nas<br />
rações na fase de terminação em até 100%.<br />
Trigo (Triticum spp.)<br />
O uso preferencial do trigo é na alimentação humana, entretanto quando destinado à<br />
alimentação animal, são utilizados os grãos de qualidade inferior ou os subprodutos do<br />
processamento industrial. Alguns fatores contribuem para o emprego do trigo na<br />
alimentação de suínos, como o fator preço, aliado à composição nutricional. Considerando<br />
que o trigo não compete com o milho em relação à infraestrutura produtiva da propriedade,<br />
torna-se economicamente viável integrá-lo em um sistema de produção com milho e suínos<br />
(ZARDO; LIMA, 1999).<br />
No Brasil, a produção de trigo tem obtido um crescimento significativo, mas não é<br />
suficiente para atender a demanda interna, o que torna este país um dos grandes<br />
importadores. O trigo integral tem sido utilizado na alimentação animal somente quando as<br />
condições climáticas desfavoráveis o tornam desqualificado para a produção de farinha<br />
(BUTOLO, 2010).<br />
O farelo de trigo, subproduto resultante da moagem do trigo, é um alimento<br />
geralmente utilizado para fêmeas suínas em gestação e na fase de crescimento e<br />
terminação. No entanto, em função do seu efeito laxativo sua utilização na ração para<br />
matrizes próximas a parição não deve ultrapassar a 20%. Já na fase de crescimento e<br />
terminação o nível recomendado é de 30% (FIALHO et al., 1986).<br />
Como fatores antinutricionais, o farelo de trigo possui pentosanas (PNA) e inibidores<br />
de tripsina e quimiotripsina. Os níveis destes fatores antinutricionais podem limitar sua<br />
inclusão na ração de suínos, em substituição ao milho, uma vez que o desempenho dos<br />
animais pode ser prejudicado devido ao menor aproveitamento dos nutrientes das rações<br />
(RIBEIRO et al. 2010).<br />
284
Carvalho et al.<br />
Triticale (Triticosecale rimpaui Wittm)<br />
O triticale é um cereal híbrido resultante do cruzamento entre o trigo duro (Triticum<br />
durum) e o centeio (Secale cereale). Apresenta uma ampla gama de usos potenciais na<br />
alimentação animal, especialmente para a pequena propriedade na forma de forragem<br />
verde, silagem de plantas jovens, feno, silagem da planta adulta, silagem do grão úmido e<br />
grão seco (ZARDO; LIMA, 1999).<br />
O triticale apresenta as mesmas vantagens do trigo, em relação às condições de<br />
produção nas propriedades suinícolas, como forma de minimizar os custos com a produção<br />
de alimentos, e potencializar o uso dos fatores produtivos, especialmente a terra, mão de<br />
obra e maquinários (ZARDO; LIMA, 1999).<br />
Estudos conduzidos por Ferreira et al. (1991) evidenciaram que pode-se substituir<br />
em até 100% o milho nas dietas de suínos por triticale, possibilitando ainda uma redução na<br />
inclusão do farelo de soja nas rações.<br />
Segundo Ribeiro et al. (2010) existem algumas limitações para o uso do triticale na<br />
alimentação de suínos devido aos polissacarídeos não amiláceos (PNA). No entanto, a<br />
adição de complexos multienzimáticos como celulases, hemicelulases e xilanases pode<br />
viabilizar a substituição do milho por triticale em rações de suínos.<br />
Cevada (Hordeum sativum)<br />
Em alguns países a cevada tem participação expressiva na alimentação animal. No<br />
Brasil destina-se para esse fim somente a cevada que não atende às normas exigidas pelas<br />
indústrias produtoras de cervejas. Seus valores nutricionais de proteína bruta, lisina,<br />
triptofano e aminoácidos sulfurados são inferiores ao milho, para suínos em crescimento e<br />
terminação, embora contenha maiores quantidades do que este cereal. Possivelmente, isso<br />
ocorre devido ao maior teor de fibra, e da incapacidade do suíno para consumir a<br />
quantidade de energia necessária para seu máximo desempenho (FIALHO, 2009).<br />
Fialho et al. (1992), concluíram que o nível máximo de inclusão de cevada foi de 80%<br />
na alimentação de suínos em fases de crescimento e terminação.<br />
Ainda no campo, a cevada pode ser alvo de fungos como Fusarium ou Giberella, que<br />
em condições favoráveis de umidade e temperatura podem produzir micotoxinas. Um<br />
indicativo disso pode ser a presença de grãos giberelados sendo recomendada a remoção<br />
do produto, com auxílio de equipamentos de limpeza.<br />
285
Alimentos alternativos para suínos<br />
Casca de café seca e melosa<br />
Na cultura do café, os principais resíduos são polpa, casca, mucilagem e água<br />
residual (ROJAS et al., 2002). Em virtude da crescente preocupação com os problemas<br />
ambientais, houve aumento do interesse sobre a destinação desses resíduos, gerados do<br />
processamento agro-industrial do café (RIBEIRO FILHO, 1998).<br />
A produção de casca integral é de aproximadamente 50% da produção total<br />
(SOCCOL, 2000), sendo este resíduo formado por pergaminho, mucilagem e casca.<br />
Dependendo do tipo de grão colhido e do processamento é possível obter duas frações<br />
distintas de casca, a casca de café seca e a casca de café melosa. A casca de café seca é<br />
constituída basicamente de pergaminho, que representa em média 32,4% da casca integral<br />
e corresponde a fração mais leve e rica em carboidratos fibrosos (TEIXEIRA, 1999;<br />
OLIVEIRA, 2001). A outra fração, a casca de café melosa é constituída de casca,<br />
mucilagem e pequenas quantidades de pergaminho, diferindo-se da polpa de café por não<br />
sofrer fermentação (VILELA et al., 2001).<br />
A casca de café melosa apresenta níveis maiores de proteína bruta e níveis menores<br />
de fibra detergente neutro e fibra em detergente ácido, quando comparada com os demais<br />
componentes da casca, o que resultaria em melhor valor nutricional (VILELA et al., 2001).<br />
Em função da ausência do pergaminho, componente altamente fibroso, esse subproduto é<br />
viável para ser utilizado na alimentação de suínos (OLIVEIRA, 1999).<br />
Segundo Bressani et al. (1972) o fruto de café é composto pelo grão ou endosperma<br />
(54%), o pergaminho ou endocarpo (membrana que reveste o grão, 12%), capa<br />
mucilaginosa (reveste externamente o pergaminho, 5%), a polpa ou mesocarpo (29%) e a<br />
casca ou pericarpo/exocarpo, que é a membrana externa que recobre todo o fruto do café<br />
que representa 46% da matéria seca grão. Assim, a partir de 1 kg de café cereja, com<br />
34,5% de MS, obtém-se aproximadamente 191 g de grãos-de-café seco, 100 g de MS de<br />
polpa, 17 g de MS de mucilagem e 41 g de MS de pergaminho.<br />
Dentre os trabalhos mais relevantes, Oliveira (1999) utilizando níveis de inclusão<br />
crescente de casca de café (0, 5%, 10% e 15%) em substituição ao milho, verificou redução<br />
na digestibilidade e no desempenho dos suínos, concluindo que o nível viável<br />
economicamente seria de até 5% de inclusão na ração. Em outros estudos Oliveira (2001),<br />
utilizando casca de café melosa na alimentação de suínos em terminação, observou que<br />
este subproduto apresenta baixos valores de digestibilidade e que propicia redução no<br />
desempenho dos animais. Em estudos semelhantes Poveda Parra et al. (2008) verificaram<br />
que casca de café melosa pode ser incluída em até 5% na ração na fase de crescimento e<br />
9,5% para fase de terminação, sem redução no desempenho, sendo economicamente<br />
viável, além de proporcionar carcaças mais magras.<br />
286
Carvalho et al.<br />
Por outro lado, Brand (1999) destaca que para o melhor aproveitamento da casca do<br />
café na alimentação animal, é necessária a redução dos compostos antifisiológicos e<br />
antinutricionais, tais como a cafeína, taninos e polifenóis. A existência destes compostos<br />
reduz a ingestão, a digestibilidade das proteínas e a retenção do nitrogênio.<br />
Em outra linha de pesquisas, Carvalho et al. (2009) e Carvalho et al. (2011)<br />
trabalhando com inclusão da casca de café melosa ensilada na alimentação de suínos em<br />
fases de crescimentos (15 a 90 kg), observaram que este resíduo pode ser utilizado em até<br />
16% de inclusão nas dietas, sem prejudicar o desempenho dos animais, além do processo<br />
de ensilagem propiciar redução na percentagem de cafeína na casca de café.<br />
Silagem de grãos úmidos<br />
A silagem de grãos úmidos é um método alternativo aos grãos secos, este<br />
processamento tem por finalidade aumentar a disponibilidade da energia nas rações, evitar<br />
problemas com micotoxinas e melhorar características de mistura para facilitar a<br />
administração do alimento e melhorar o desempenho animal (OWENS et al. 1997).<br />
Lopes et al. (2002) avaliando o efeito do processo de ensilagem nos grãos úmidos de<br />
milho, descrevem que as alterações físicas e químicas ocorridas no endosperma e na<br />
superfície dos grânulos de amido durante o processo fermentativo promoveu melhor valor<br />
nutricional dos grãos, devido possivelmente a susceptibilidade dos grãos ao ataque<br />
enzimático durante a digestão. Resultados semelhantes foram obtidos por Oliveira et al.<br />
(2004) em trabalhos com leitões de 0 a 14 dias, que verificaram menor consumo de ração e<br />
melhor conversão alimentar quando houve a substituição total de grão de milho seco (GMS)<br />
pela silagem de grãos úmidos de milho (SGUM), comprovando que a silagem é uma<br />
alternativa viável na alimentação de leitões.<br />
Pesquisas realizadas na Universidade Estadual Paulista, com a utilização de silagem<br />
de grãos úmidos de milhos na alimentação de leitões, Tofoli et al. (2006) testaram a SGUM<br />
e GMS com diferentes níveis de inclusão de óleo e observaram uma melhora na conversão<br />
alimentar comprovando que o processo de ensilagem melhora o valor nutricional do milho.<br />
Além disso, o milho com alto teor de óleo é eficiente na alimentação de leitões,<br />
especialmente nas duas primeiras semanas após o desmame. Em estudos semelhantes,<br />
Tse et al. (2006) forneceram SGUM para leitões de 31 a 58 dias de idade e observaram uma<br />
redução no consumo de ração e melhoria na conversão alimentar no desempenho dos<br />
animais.<br />
Silva et al. (2005) avaliando a digestibilidade e balanço metabólico da SGUM para<br />
suínos na fase de crescimento em comparação ao GMS, observaram que os coeficientes de<br />
digestibilidade aparente da silagem foi de 85% para a proteína bruta, 90% para a energia<br />
287
Alimentos alternativos para suínos<br />
bruta e 90% para matéria seca. Os autores concluíram que a substituição do GMS por<br />
SGUM, na dieta de suínos, não afeta os balanços de nitrogênio e da energia, podendo a<br />
SGUM apresentar teores digestíveis de MS, energia bruta e metabolizável, superiores.<br />
Lopes et al. (2001) trabalhando com suínos na fase de crescimento e terminação,<br />
verificaram que a utilização do milho na forma de silagem não afetou o ganho diário de peso<br />
nas fases estudas, no entanto observaram menor consumo diário de ração e melhor<br />
conversão alimentar nas fases de terminação e período total.<br />
O uso de silagem de grãos úmidos de cereais na alimentação animal tem como<br />
opção o grão de sorgo, que também é uma alternativa para a redução dos custos das<br />
rações. Segundo Nunes et al. (2008), o sorgo possui adaptabilidade aos diversos tipos de<br />
solos e climas do Brasil, podendo ser cultivado em áreas com menor disponibilidade hídrica.<br />
O processo de ensilagem tem como finalidade aumentar a digestibilidade dos<br />
nutrientes e reduzir os fatores antinutricionais presentes em alguns grãos, como o tanino<br />
nos grãos de sorgo. Estudos conduzidos por Lopes et al. (2002) mostraram que leitões na<br />
fase de creche apresentaram melhor desempenho quando alimentados com SGUS, com<br />
baixo conteúdo de tanino, e que a silagem de grãos úmidos de sorgo, de alto conteúdo de<br />
tanino, apresentou valor nutricional semelhante ao do GMS. Patrício et al. (2006) relataram<br />
um aumento no consumo de ração para o tratamento com SGUS de baixo tanino,<br />
comprovando que o processo fermentativo da ensilagem promove redução dos teores de<br />
tanino e melhora a palatabilidade dos grãos de sorgo.<br />
Resíduos Frutíferos<br />
Atualmente as agroindústrias investem no aumento da capacidade de<br />
processamento, gerando grandes quantidades de subprodutos, que em muitos casos são<br />
considerados como custo operacional para as empresas ou fonte de contaminação<br />
ambiental. Segundo Lousada Júnior et al., (2006) na indústria frutífera, em geral, calcula-se<br />
que, do total de frutas processadas (manga, acerola, maracujá e caju) para a produção de<br />
sucos e polpas, 40% são resíduos agroindustriais.<br />
Nos últimos anos houve um aumento na busca por resíduos oriundos do<br />
processamento de frutas para inclusão na alimentação animal. Estes são obtidos<br />
principalmente da produção de sucos, geleias e polpas, por isso agregam valores a<br />
produção, gerando menor potencial de impacto ambiental e contribuírem com a redução da<br />
utilização dos alimentos tradicionais, como milho, do farelo de soja e outros grãos na<br />
alimentação animal, os quais competem com a alimentação humana (ARAUJO et al., 2008).<br />
Entre os principais resíduos do processamento de frutas utilizados nas dietas de<br />
suínos destacam-se: o Farelo de Polpa Cítrica e o Farelo da Semente do Maracujá.<br />
288
Carvalho et al.<br />
Polpa Cítrica<br />
O esmagamento da laranja gera cerca de 50% de um resíduo constituído de casca<br />
(flavedo e albedo), polpa (resíduo do suco), bagaço (membranas) e sementes. O bagaço<br />
úmido é o principal subproduto sendo este o resíduo integral da extração do suco. Já a<br />
polpa cítrica, contém 90% de matéria seca e é considerado um coproduto oriundo do<br />
processo de secagem do resíduo integral.<br />
Após o processo de secagem do bagaço úmido obtém-se cerca de 85% de polpa<br />
cítrica, sendo o restante constituído por farelo de citros e finos (BAMPIDIS; ROBINSON,<br />
2006).<br />
Em outros países, além da polpa de laranja, há disponibilidade da polpa de limão e<br />
de beterraba. Essas têm como característica comum à presença de uma substância<br />
denominada de pectina, derivada do ácido galacturônico (FIALHO, 2009).<br />
Em estudo recente Watanabe et al. (2010), utilizando diferentes níveis de inclusão de<br />
(10%, 20% e 30%) de polpa cítrica, para suínos na fase de terminação (83,7 a 130 kg),<br />
determinaram, com base no ganho de peso diário, 10,79% como o melhor nível de polpa<br />
cítrica.<br />
Farelo da Semente do Maracujá<br />
O Farelo de Semente do Maracujá é composto em sua grande maioria por sementes,<br />
além da casca e mucilagem em menores proporções. Após a moagem apresenta coloração<br />
escura, característica do tegumento da semente e um aspecto gorduroso, devido ao elevado<br />
teor de extrato etéreo. Segundo Pereira et al. (2009), nos subprodutos do maracujá, a<br />
presença de semente também interfere no conteúdo de extrato etéreo. O percentual de óleo<br />
na semente de maracujá é de aproximadamente 28,9% do peso do farelo seco obtido, com<br />
elevado teor de ácidos graxos insaturados, o que demonstra que este produto tem um bom<br />
potencial para aproveitamento tanto na alimentação humana e animal, como em uso para<br />
indústria de cosméticos.<br />
De acordo com Oliveira et al. (2002) os principais subprodutos da extração do suco<br />
de maracujá são as cascas e as sementes, que correspondem cerca de 60%-70% do peso<br />
do fruto. Estudos de Ferrari et al. (2004) confirmam que na forma in natura, o maracujá é<br />
constituído por 50,3% de casca, 23,2% de suco e 26,2% de sementes, as quais<br />
representam cerca de 6% a 12% do peso total do fruto, com base na matéria seca.<br />
Este subproduto tem sido pesquisado e se mostrado viável como fonte alimentar de<br />
bom valor nutricional, reduzindo custos e, ao mesmo tempo, diminuindo o passivo ambiental<br />
proveniente do processamento industrial (BERTIPAGLIA et al., 2008).<br />
289
Alimentos alternativos para suínos<br />
As sementes do maracujá caracterizam-se como boas fontes de óleo, carboidratos,<br />
proteínas, minerais (TOCCHINI, 1994) e fibras alimentares, consistindo principalmente de<br />
celulose, substâncias pécticas e hemicelulose (CHAU; HUANG, 2004). Entretanto, a<br />
presença do alto conteúdo de celulose e lignina, nas sementes de maracujá, pode limitar<br />
sua utilização na alimentação animal, principalmente de animais monogástricos.<br />
De acordo com estudos de Togashi et al. (2007) as sementes de maracujá<br />
apresentam: 3.312 kcal kg -1 de energia bruta; 14,45% de proteína bruta; 24,50% de extrato<br />
etéreo e 1,40% de cinzas. Resultados similares foram obtidos por Perondi et al. (2014), os<br />
quais utilizaram sementes de maracujá com 3.223 kcal kg -1 de EM; 12,20% de proteína<br />
bruta; 19,45% de extrato etéreo e 2,59% de cinzas.<br />
Togashi et al. (2008) verificaram a possibilidade da utilização em até 8% da semente<br />
de maracujá, nas rações para frangos de corte, sem afetar o desempenho produtivo dos<br />
animais, melhorando a conversão alimentar e promovendo redução dos teores de colesterol<br />
na carcaça das aves.<br />
Em estudo recente, Perondi et al. (2014) trabalhando com suínos na fase de<br />
crescimento e terminação, verificaram que o farelo da semente de maracujá pode ser<br />
utilizado em até 16% de inclusão nas dietas, sem prejuízos no desempenho e nas<br />
características quantitativas e da qualidade da carcaça e da carne.<br />
Este resíduo é uma excelente alternativa, pois possui elevado nível de energia bruta<br />
e proteína bruta. Entretanto, na aquisição do resíduo este deve ser estocado com 10% a<br />
12% de umidade, garantindo assim suas características nutricionais e sensoriais, evitando<br />
proliferação de fungos. Na literatura atual são escassas as informações sobre a utilização do<br />
farelo de maracujá na alimentação de aves e suínos. Togashi et al. (2008) não observaram<br />
prejuízos no desempenho de frangos de corte, alimentados com 4% e 8% de farelo de<br />
semente de maracujá.<br />
Atualmente, pesquisas ainda em andamento, na Universidade Estadual de Maringá,<br />
o grupo de pesquisa de Nutrição de Suínos sob orientação do Prof. Dr. Ivan Moreira, estão<br />
desenvolvendo trabalhos com objetivo de determinar o valor nutricional e o nível ideal de<br />
inclusão do farelo da semente de maracujá na alimentação de suínos. Dados preliminares<br />
mostram que este subproduto pode ser uma alternativa viável na substituição dos alimentos<br />
energéticos tradicionais nas dietas de suínos.<br />
Glicerina: Coproduto da Produção do Biodiesel<br />
O biodiesel é derivado de fontes renováveis, o qual pode ser obtido por meio do<br />
processo de transesterificação de gorduras animais ou de óleos vegetais. No processo de<br />
produção industrial do biodiesel, para cada 100 litros de biodiesel produzido são gerados 10<br />
290
Carvalho et al.<br />
litros de glicerina. Esta por sua vez, pode ser comercializada em diversos estágios de<br />
purificação, como na forma bruta com alto conteúdo de ácidos graxos e 50% a 60% de<br />
glicerol, na forma semipurificada (70% a 80% de glicerol), conhecida como “Loira”, e<br />
também na forma purificada, conhecida como glicerina farmacêutica ou destilada, com 95%<br />
a 99% de glicerol. Atualmente é proposta sua utilização como uma fonte de alto potencial<br />
energético na alimentação de suínos.<br />
A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), por meio da Resolução<br />
386/1999, já colocava a glicerina como umectante na lista de aditivos permitidos para<br />
alimentação humana e animal. Porém, não havia critérios de conformidade e de qualidade<br />
para a glicerina destinada a este fim, nem a obrigação de registro prévio do produto. Em<br />
maio de 2010, o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) autorizou o<br />
uso da glicerina (bruta e loira) como insumo para alimentação animal e estabeleceu um<br />
padrão mínimo de qualidade, como: glicerol (mínimo de 800 g kg -1 ); umidade (máximo<br />
130 g kg -1 ); metanol (máximo 159 mg kg -1 ) e sódio e matéria mineral (valores garantidos<br />
pelo fabricante g kg -1 , podendo variar pelo processo produtivo).<br />
Segundo Waldroup (2007), deve-se ter atenção especial aos fatores de qualidade<br />
relacionados com a produção da glicerina, entre estes os níveis residuais de sódio, potássio,<br />
metanol e teor de umidade da glicerina.<br />
A glicerina é um líquido doce, altamente energético e pode ser utilizada pelos suínos<br />
como qualquer nutriente glicogênico ou lipogênico, dependendo do status energético do<br />
animal (JAGGER, 2008).<br />
Vários estudos foram desenvolvidos com o uso da glicerina na alimentação de<br />
suínos. Groesbeck et al. (2008) destacam que os valores energéticos (energia<br />
metabolizável) do milho, trigo e da glicerina são semelhantes. Em outros estudos, Tibble et<br />
al. (2007) recomendam a utilização da glicerina na alimentação de leitões em idade precoce,<br />
em que os autores destacam que a glicerina é uma ótima alternativa energética na<br />
substituição dos cereais, como o milho ou trigo. Da mesma forma Zijlstra et al. (2009)<br />
avaliando leitões recém-desmamados, observaram que o valor de energia digestível para a<br />
glicerina semipurificada foi de 3.510 kcal kg -1 . A inclusão de até 8% nas dietas beneficiou<br />
estes animais.<br />
Christopher (2009), em pesquisa com a substituição de lactose por glicerina, na<br />
alimentação de leitões recém-desmamados, confirma que a glicerina, além de melhorar a<br />
durabilidade do pellet, fluidez, eficiência e temperatura da peletizadora, pode ser adicionada<br />
nas dietas em níveis de até 5% sem prejudicar o desempenho dos animais. Adicionalmente,<br />
Lammers et al. (2008b) observaram declínio na capacidade de suínos (± 11 kg)<br />
291
Alimentos alternativos para suínos<br />
metabolizarem níveis acima de 10% de inclusão, pelas enzimas envolvidas no metabolismo<br />
do glicerol.<br />
Desde a década de 90, na Europa, a utilização da glicerina na alimentação de suínos<br />
tem sido alvo de estudos visando os efeitos da glicerina, oriunda de diferentes fontes, sobre<br />
o desempenho, características de carcaça e qualidade de carne de suínos. Mourot et al.<br />
(1993), em trabalhos com a utilização em até 5% de glicerina proveniente de óleo de colza,<br />
na alimentação de suínos em crescimento (35-100 kg), observaram redução na perda de<br />
água na cocção no músculo Semimembranoso.<br />
Em estudos com animais em fase de crescimento (até 138 dias), Lammers et al.<br />
(2008a) afirmaram que a inclusão de até 10% de glicerina semipurificada (84,51% glicerol;<br />
11,95% umidade; 2,91% cloreto de sódio e 0,32% metanol) não afetou o desempenho e as<br />
características quantitativas e qualitativas da carcaça. Estes resultados são semelhantes<br />
aos obtidos quando houve adição da glicerina em rações à base de cevada e farelo de soja<br />
(KIJORA et al, 1995; KIJORA; KUPSCH, 1996) e de farelo de trigo e soja (MOUROT et al.,<br />
1994).<br />
Kijora e Kupsch (1996) também não verificaram efeito significativo nas características<br />
de carcaça, como perdas por gotejamento e cocção quando a glicerina foi incluída em 10%<br />
na alimentação de suínos.<br />
Em pesquisas recentes, Mendoza et al. (2010) concluíram que a inclusão em até<br />
15% de glicerina purificada em dietas de suínos em terminação não prejudicaram o<br />
desempenho, características quantitativas e qualidade da carne.<br />
Na mesma linha, pesquisas indicam que a inclusão em até 5% da glicerina<br />
semipurificada, proveniente da gordura animal e óleo de colza, propicia melhorias nos<br />
parâmetros quantitativos e qualitativos da carcaça, como redução na perda de água por<br />
gotejamento e cocção, aumento do teor de lipídios e melhoria na qualidade sensorial nos<br />
músculos Longissumus dorsi e Semimembranoso (MOUROT et al., 1993; MOUROT, 2009),<br />
além do aumento no rendimento no cozimento do presunto (CERNEAU et al. 1994). Estes<br />
resultados não foram confirmados por Berenchtein et al. (2010), utilizando glicerina<br />
semipurificada proveniente de sebo bovino, por Della Casa et al. (2009) e Mendoza et al.<br />
(2010), testando glicerina purificada.<br />
Da mesma forma, Duttlinger et al. (2009) não detectaram efeitos nas variáveis força<br />
de cisalhamento, perda por cocção e características sensoriais com utilização de glicerina e<br />
ractopamina na alimentação de suínos em terminação.<br />
No Brasil, nos últimos anos diversas pesquisas foram desenvolvidas com objetivo de<br />
estimar o valor nutricional da glicerina e determinar o nível de inclusão ideal deste coproduto<br />
nas rações dos suínos. Na Universidade Estadual de Maringá, desde 2008, vários estudos<br />
292
Carvalho et al.<br />
foram conduzidos com a utilização da glicerina na alimentação de suínos. Em estudos<br />
utilizando dois tipos de glicerina bruta, obtida do óleo vegetal e mista (óleo vegetal + gordura<br />
animal), afirmam que este coproduto pode ser adicionado em até 12% na dieta de leitões<br />
(CARVALHO et al. 2013) e suínos na fase de crescimento e terminação, sem prejuízos no<br />
desempenho e na avaliação da carcaça (CARVALHO et al., 2012).<br />
Resultados semelhantes foram obtidos em trabalhos utilizando glicerina<br />
semipurificada (vegetal e mista) e glicerina semipurificada neutralizada na alimentação de<br />
suínos de 15 a 90 kg (GONÇALVES et al., 2013; GONÇALVES et al., 2014; GOMEZ<br />
GALLEGO et al., 2014).<br />
Nas pesquisas desenvolvidas na Universidade Estadual de Maringá, os<br />
pesquisadores citados acima sugerem algumas implicações no uso da glicerina na<br />
alimentação de suínos:<br />
Apesar dos órgãos governamentais definirem uma especificação técnica para<br />
comercialização da glicerina pelas indústrias produtoras do biodiesel, recomendase<br />
analisar, no mínimo, a glicerina quanto a concentração de metanol, cloreto de<br />
sódio e ácidos graxos totais;<br />
O produtor deverá estar atento à aquisição da glicerina bruta, pois esta possui<br />
maior conteúdo de gordura, apresentando-se na forma sólida em baixas<br />
temperaturas (inverno). Por esta razão, necessita-se de um aquecimento<br />
controlado (30 a 40 ºC), o que pode dificultar o uso em algumas fábricas;<br />
Em alguns casos, pode ocorrer o endurecimento da ração pronta, após a mistura<br />
dos ingredientes da ração, entretanto é de fácil desintegração manual ou<br />
mecânica. Entretanto, para facilitar o manuseio (evitar o “empelotamento” da<br />
ração) na fábrica é útil fazer uma pré-mistura da glicerina com o farelo de soja,<br />
antes de colocar no misturador junto com os demais ingredientes.<br />
Alimentos Proteicos<br />
Algodão (Gossypium hirsutum L.)<br />
O farelo de algodão é o subproduto resultante da moagem do caroço do algodão no<br />
processo industrial para extração do óleo para o consumo humano (FIALHO, 2009). A<br />
avaliação deste subproduto como alimento alternativo ao farelo de soja visa sua inclusão<br />
nas dietas para suínos nas diferentes fases de criação (PAIANO et al., 2006; PAIANO et al.,<br />
2014).<br />
O elevado teor de fibra e a presença de gossipol, pigmento amarelo, polifenólico,<br />
encontrado nas glândulas do óleo do caroço de algodão, são os fatores limitantes quanto à<br />
293
Alimentos alternativos para suínos<br />
utilização desse ingrediente nas rações de monogástricos. Na maioria dos farelos, o<br />
conteúdo de gossipol total, esta em torno de 1%, entretanto, desse total, somente 0,1% está<br />
na forma de gossipol livre, que se liga quimicamente ao ferro da dieta, tornando-o<br />
indisponível, causando problemas relacionados ao aparecimento de deficiência de ferro<br />
(anemias). O restante do gossipol total é praticamente inerte, porém, sob condições de<br />
excessivo aquecimento durante o processamento, o gossipol liga-se com a lisina, tornandoa<br />
indisponível, através da reação de Maillard, portanto, reduzindo o valor nutricional da<br />
proteína (BUTOLO, 2002).<br />
Na literatura encontram-se diversos estudos com a utilização do farelo de algodão na<br />
alimentação de suínos. Segundo Paiano et al. (2006), o nível máximo de inclusão de farelo<br />
de algodão em dietas de leitões (15 a 30 kg) foi de 12%.<br />
Resultados semelhantes foram obtidos por Moreira et al. (2006) em estudos com<br />
suínos na fase inicial (15 a 30 kg), em que os autores confirmaram que o nível de inclusão<br />
de 12% deste subproduto, não prejudicou o desempenho. Por outro lado, pesquisas<br />
recentes Mello et al. (2012), ressaltam que a inclusão de 20% nas rações para suínos nas<br />
fases de crescimento e terminação não afetou o desempenho. A tomada de decisão para<br />
utilização do farelo do caroço de algodão deve ser baseado no preço do mesmo, quando<br />
este apresenta valor de 55% do farelo de soja, acima deste torna-se inviável sua utilização<br />
na alimentação de suínos.<br />
Leveduras<br />
Diversos grupos de microorganismos são utilizados como fonte de proteína<br />
unicelulares e vitaminas, entre os quais se destacam as leveduras (YOURSI, 1982;<br />
MOREIRA, 1984), consideradas importantes suplementos proteicos, em virtude do alto<br />
conteúdo de lisina.<br />
O uso da levedura na alimentação humana e animal possui diversas finalidades,<br />
sendo que as espécies de leveduras mais utilizadas na produção de levedura alimentar são<br />
a Torulopsis utilis (Candida utilis), Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces fragilis<br />
(MIYADA, 1990).<br />
A levedura obtida da indústria sucro-alcooleira é um alimento proteico composto por<br />
células de levedura (Saccharomyces sp.) obtidas da fermentação anaeróbia do caldo de<br />
cana ou do melaço (SCAPINELLO et al. 1996).<br />
Em estudos com a utilização da levedura na alimentação de suínos Araújo et al.<br />
(2006), observaram que a adição de níveis crescentes (0, 5%, 10% e 15%) de levedura<br />
desidratada em dietas de suínos na fase inicial, não afetou o desempenho nem a morfologia<br />
294
Carvalho et al.<br />
intestinal (altura dos vilos, a profundidade das criptas e a relação vilosidade/cripta dos<br />
leitões).<br />
Na mesma linha de pesquisa, Moreira et al., (2002) avaliaram diferentes níveis de<br />
levedura (Saccharomyces spp.) seca por spray dry (0, 7%, 14%, 21%) na alimentação de<br />
suínos em crescimento e terminação, observando que a inclusão da levedura seca por spray<br />
dry na fase de crescimento prejudicou a conversão alimentar, sem, contudo, influenciar o<br />
consumo de ração e o ganho de peso.<br />
Poveda Parra et al. (2013), afirmaram que a inclusão de até 20% de levedura mista<br />
seca por spray dry em rações na forma farelada ou peletizada para leitões não interferiu no<br />
consumo diário de ração, ganho diário de peso e a conversão alimentar.<br />
Canola (Brassica napus L)<br />
A canola é a terceira maior commodite mundial, sendo responsável por 16% da<br />
produção de óleos vegetais (VIEIRA et al., 2010). O plantio da canola, como alternativa no<br />
cultivo de inverno, propicia redução na ocorrência de doenças, contribuindo para que o trigo,<br />
semeado no inverno, possua maior qualidade e menor custo de produção (TOMM, 2000).<br />
A canola é uma oleaginosa melhorada da colza, que possui baixos níveis de<br />
glucosinolatos na semente (< 3 μg g -1 ) e de ácido erúcico no óleo (< 2%) (BELL, 1993). No<br />
Brasil, vem conquistando espaço na rotação de culturas de inverno, seu cultivo vem<br />
aumentando a cada ano na região Sul do país, objetivando a produção de óleo rico em<br />
ácidos graxos insaturados (SANTOS; BASSO, 1990).<br />
O farelo de canola (FC) é o principal coproduto obtido da extração do óleo da<br />
semente da canola (MUZTAR; SLINGER, 1982). Na literatura atual, diversas pesquisas<br />
mostram este coproduto como um alimento proteico alternativo em rações para animais<br />
monogástricos.<br />
Moreira et al. (1995) verificaram que o nível máximo de inclusão de farelo de canola<br />
em dietas de leitões, foi de 8,44%. Por outro lado, Moreira et al. (1996) trabalhando com<br />
suínos em crescimento e terminação verificaram que a inclusão de níveis crescentes (7%,<br />
14%, 21% e 28%) de FC na raçao proporcionou redução no desempenho dos suínos (61 a<br />
141 dias).<br />
Zanoto et al. (2009) observaram que o farelo de canola pode ser incluído nas dietas<br />
de suínos em crescimento e terminação ao nível de substituição de 40% do farelo de soja.<br />
Em pesquisas recentes, Peñuela Sierra (2011) descreve que o farelo de canola pode ser<br />
adicionado em até 20% nas dietas dos suínos na fase inicial e em até 24% nas fases de<br />
crescimento e terminação, sem interferir no desempenho e características da carcaça de<br />
suínos.<br />
295
Alimentos alternativos para suínos<br />
Considerações finais<br />
A utilização dos alimentos alternativos na suinocultura proporcionará uma redução<br />
significativa nos custos com alimentação, através da substituição parcial ou total de<br />
ingredientes tradicionais, como milho e farelo de soja.<br />
Entre as maiores dificuldades em seu uso na indústria esta escassez de informações<br />
sobre a composição nutricional, a presença de fatores antinutricionais e o preço ofertado no<br />
mercado dos alimentos disponíveis.<br />
Outros pontos de destaque estão na dificuldade do uso diário nas fábricas de rações,<br />
a disponibilidade sazonal, preços e o uso de aditivos nas dietas com intuito de aumentar<br />
aproveitamento dos alimentos alternativos pelos suínos.<br />
Assim, é de grande validade o conhecimento da composição química, dos valores<br />
nutricionais e dos seus níveis adequados de inclusão dos alimentos alternativos nas rações<br />
de suínos, o que poderá contribuir efetivamente para a redução dos custos de produção.<br />
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303
Capítulo 17<br />
Modelos de simulação do crescimento<br />
suíno<br />
Vladimir de Oliveira<br />
Bruno Neutzling Fraga<br />
Programa de Pós-Graduação, Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).<br />
E-mail: vladimir.oliveira@ufsm.br<br />
Introdução<br />
Modelos matemáticos são estruturas teóricas constituídas de variáveis, constantes,<br />
parâmetros e equações. Dentre as definições existentes, é possível pensar que modelos<br />
representam uma abstração simplificada do mundo real. Sua elaboração visa descrever<br />
sistemas, os quais podem ser vistos como um grupo de componentes inter-relacionados que<br />
interagem dentro de um propósito comum e reagem, como um todo, a estímulos internos e<br />
externos (SPEDDING, 1988).<br />
O primeiro modelo de crescimento suíno foi divulgado há cerca de quatro décadas e,<br />
desde então, muitos outros foram desenvolvidos, propiciando um enorme avanço na área. A<br />
grande vantagem da utilização de modelos de simulação do crescimento é que permitem<br />
compreender as muitas interações que ocorrem no complexo processo de produção suína,<br />
possibilitando verificar como alterações nos componentes individuais afetam o todo.<br />
O uso da modelagem na produção de suínos serve para dois propósitos principais:<br />
como ferramenta de educação e pesquisa; e, para predizer o desempenho real de suínos<br />
submetidos a condições variadas. Em ambos os casos é preciso ter uma descrição de três<br />
componentes principais: o animal, dieta e ambiente. Existem diferenças conceituais entre os<br />
modelos na representação desses componentes.<br />
Todo o modelo tem um domínio no qual ele pode ser aplicado e, onde existe<br />
expectativa de obter resultados com razoável acurácia. Por isso é necessário que o usuário<br />
tenha entendimento básico do modelo, inclusive de suas limitações. A compreensão do<br />
modelo determinará a confiabilidade que o usuário terá nos resultados. É importante
Oliveira & Fraga<br />
perceber que com o avanço da ciência, disponibilização e incorporação de novas<br />
informações científicas nos modelos, a acurácia preditiva tende a aumentar continuamente.<br />
Não há dúvidas de que a visão integrada das consequências de fatores isolados<br />
sobre o sistema como um todo, facilita a tomada de decisões. Por essa razão, acredita-se<br />
que o desenvolvimento e aplicação de modelos de simulação do crescimento suíno devam<br />
ganhar cada vez mais impulso, tanto no meio acadêmico como produtivo.<br />
Conceitos iniciais<br />
Normalmente os modelos são classificados em categorias de acordo com a forma<br />
como o sistema é descrito e a natureza das respostas. Podem ser estáticos ou dinâmicos,<br />
empíricos ou mecanicistas e, ainda, determinísticos ou estocásticos (LOVATTO; SAUVANT,<br />
2001). Modelos estatísticos diferem dos dinâmicos por que os primeiros representam o<br />
estado do sistema em apenas um único instante no tempo. A exigência de um determinado<br />
aminoácido essencial de suínos entre 30 e 50 kg e 20 e 100 kg de peso corporal, calculada<br />
por um modelo estático basicamente não difere, porque a média de peso dos grupos é a<br />
mesma, ou seja 40 kg. Modelos de crescimento suíno dinâmicos predizem o estado do<br />
suíno continuamente, empregando intervalos de iteração, geralmente, de um dia (de<br />
LANGE, 1999).<br />
Nos modelos empíricos, o sistema é descrito por meio de uma relação estatística,<br />
que não implica causa e efeito, ou seja, nada sobre os mecanismos que controlam o<br />
sistema é incluído na predição, ao contrário do que ocorre nos modelos mecanístico<br />
(Figura 17.1). Grande parte das equações utilizadas para estimar o conteúdo energético de<br />
alimentos para suínos são exemplos de modelos empíricos, uma vez que são selecionadas<br />
de acordo com algum critério estatístico, sem preocupação com o significado biológico dos<br />
parâmetros. Modelos empíricos normalmente não tem bom poder de predição fora das<br />
condições utilizadas na sua elaboração. Contudo, mesmo os modelos de crescimento suíno<br />
com maior reputação tem algum grau de empirismo, o que ocorre principalmente pela falta<br />
de entendimento de alguns fenômenos biológicos. Em algumas situações, a modelagem<br />
empírica produz bons resultados práticos, mas é pouco provável que fenômenos biológicos<br />
de grande complexidade, como o crescimento suíno, possam ser descritos por relações<br />
empíricas.<br />
A diferença entre modelos determinísticos e estocásticos é que os primeiros<br />
apresentam resultados para um suíno médio, enquanto modelos estocásticos acrescentam<br />
a variação entre animais e objetivam representar a resposta populacional. Nos modelos<br />
estocásticos, ao menos um parâmetro varia aleatoriamente, de acordo com alguma<br />
distribuição pré-determinada, gerando uma resposta diferente toda vez que é simulado.<br />
305
Modelos de simulação do crescimento suíno<br />
Dessa forma, pode-se determinar a probabilidade dos resultados estarem dentro de uma<br />
faixa esperada.<br />
Figura 17.1 Representação geral da decomposição de energia e proteína em um modelo de<br />
crescimento. EI LP = energia ingerida, isenta de proteína; Eg = energia disponível para ganho;<br />
LD = taxa de deposição de lipídios; AAI = Aminoácido ingerido; AAg = aminoácido disponível<br />
para ganho; P ID g = proteína ideal disponível para ganho; PD POT = potencial de deposição de<br />
proteína; PD = taxa de deposição de proteína; P 0 = peso inicial; GP = ganho de peso; P F =<br />
peso final. (Fonte: Adaptado de de LANGE (1995))<br />
306<br />
Algumas razões para considerar a variação entre animais na simulação do<br />
crescimento suíno são destacadas por Knap (1995): 1) a lucratividade pode ser influenciada<br />
significativamente pela variação nas características produtiva; 2) diferentes estratégias<br />
podem ter pouca influência nas características médias de um sistema, mas grande efeito<br />
nas suas variabilidades; e, 3) as diferenças entre sistemas podem ser descobertas mais<br />
rapidamente quando a variação é visível. Por outro lado, Pomar et al. (2003) demonstraram<br />
consequências da variação entre suínos sobre respostas biológicas de interesse, chamando<br />
a atenção para a necessidade de considerar a variabilidade populacional na elaboração de<br />
modelos.<br />
Os modelos também diferem no grau de compartimentalização de seus<br />
componentes. Isso significa que podem ser elaborados para representar o sistema com
Oliveira & Fraga<br />
diferentes graus de detalhamento. Modelos de crescimento suíno que predizem<br />
acuradamente o desempenho e composição corporal em ampla gama de condições<br />
ambientais e dietéticas poderiam ser elaborados considerando o nível metabólico (BLACK,<br />
1995).<br />
Histórico da modelagem de suínos<br />
Os primeiros modelos de crescimento foram desenvolvidos entre o final dos anos de<br />
1940 e 1960. Alguns deles eram modelos estáticos e se baseavam em equações fatoriais<br />
para determinação das exigências de energia em diferentes pesos vivos (BLACK, 1995). O<br />
modelo proposto por Whittemore e Fawcett (1976) foi o pioneiro na descrição do<br />
crescimento suíno e essa proposta influenciou a pesquisa na área de utilização de energia e<br />
proteína por muitos anos. Era essencialmente um conjunto de equações empíricas, embora<br />
a utilização da proteína tenha sido representada de uma maneira mecanística. Desde a<br />
publicação dos primeiros modelos de crescimento suíno, muitos outros foram elaborados<br />
por diversos grupos espalhados pelo mundo todo.<br />
Os primeiros pesquisadores brasileiros que publicaram modelos dinâmicomecanicistas<br />
do crescimento suíno foram Fialho (1997) e Lovatto (2000). O professor Paulo<br />
Alberto Lovatto também foi um dos organizadores do I Simpósio Internacional de Nutrição<br />
Animal e da 40ª Reunião Anual da SBZ, eventos que ocorreram na UFSM em 2001 e 2003,<br />
respectivamente, e nos quais o tema modelagem do crescimento ganhou destaque. Além<br />
disso, Lovatto foi idealizador e fundador do grupo de pesquisa em modelagem animal da<br />
UFSM e teve atuação importante na formação de recursos humanos na área. Atualmente<br />
tem-se conhecimento de outros profissionais que coordenam grupos de pesquisa e<br />
possuem atividade destacada na modelagem aplicada a suinocultura, entre os quais citamse<br />
os professores Alexandre Kessler da UFRGS, Marson Bruck Warpechowisky da UFPR e<br />
Luciano Hauschild da UNESP.<br />
Características gerais de modelos de crescimento suíno<br />
Em termos gerais, espera-se que um modelo seja capaz de predizer com boa<br />
acurácia a resposta de um determinado animal, ingerindo uma determinada dieta e alojado<br />
em um determinado ambiente (KYRIAZAKIS, 1996). Com isso surgem três componentes<br />
básicos que precisam ser descritos para o modelo “rodar”: o animal, a dieta e o ambiente.<br />
Existem diferentes propostas teóricas de como deve ser feita a descrição desses<br />
componentes, e um excelente exemplo dessa discussão é encontrado em Luiting e Knap<br />
(2006). A representação esquemática de uma proposta teórica da inter-relação do três<br />
componentes do sistema é apresentada na Figura 17.2.<br />
307
Modelos de simulação do crescimento suíno<br />
Figura 17.2 Representação esquemática da teoria que o animal consome para atender sua<br />
exigência, mas é sujeito a restrições que podem impedi-lo de atingir seu propósito (Fonte:<br />
EMMANS; OLDHAM, 1988).<br />
É possível encontrar na literatura um grande número de modelos dinâmicos<br />
desenvolvidos para predizer o crescimento suíno como um todo (BLACK et al., 1986;<br />
MOUGHAN et al., 1987; van der PEET-SCHWERING et al., 1994; de LANGE, 1995;<br />
EMMANS; KYRIAZAKIS, 1997; FIALHO, 1997; GREEN; WHITTEMORE, 2003; LOVATTO;<br />
SAUVANT, 2003; van MILGEN et al., 2008, NRC, 2012). Na maioria dos modelos não há<br />
intenção de predizer o crescimento em um senso absoluto, mas sim descrever<br />
quantitativamente como os nutrientes ingeridos são utilizados para deposição de proteína e<br />
lipídios corporais os quais, por sua vez, servirão para predizer o peso corporal, quantidade<br />
de carne magra e espessura de toucinho (van MILGEN et al., 2008). Pode-se perceber que<br />
a ideia geral é permitir uma representação simplificada, quantitativa e flexível do complexo<br />
processo biológico que determina o crescimento em diferentes tipos (genótipos) de suínos e<br />
variadas condições ambientais (de LANGE et al., 2008).<br />
Existem diferenças conceituais entre modelos nos processos empregados na<br />
quantificação da performance animal. Contudo, na maior parte desses modelos a premissa<br />
básica é que o crescimento (deposição tecidual) pode ser predito com razoável acurácia a<br />
308
Oliveira & Fraga<br />
partir de informações do animal, dieta e ambiente. Nesse texto nos limitaremos a discutir<br />
aspectos da descrição do animal.<br />
Descrição do animal<br />
O potencial de crescimento suíno em função da idade é descrito por meio de<br />
diversas funções matemáticas. Apesar de não haver consenso, a função de Gompertz<br />
possui algumas características que a tornam uma opção recorrente na estimativa do<br />
crescimento suíno (van MILGEN et al., 2008). A acurácia e o número de parâmetros são<br />
vantagens citadas por WELLOCK et al. (2004) para recomendar o uso dessa função. Além<br />
disso, os parâmetros de Gompertz possuem significado biológico, possibilitando utilizá-la na<br />
comparação de diferentes genótipos (FERGUNSON; KYRIAZAKIS, 2003). O crescimento,<br />
segundo a lógica de Gompertz, apresenta duas fases distintas e independentes, uma de<br />
aceleração e outra de desaceleração. O ponto de inflexão indica o momento em que a taxa<br />
de crescimento atinge seu valor máximo (FIALHO, 1999). Na função de Gompertz, o ponto<br />
de inflexão é fixo e ocorre quando o animal alcança 36,8% do peso a maturidade (peso<br />
máximo). A taxa de crescimento aumenta até atingir um máximo, quanto então declina a<br />
zero, no momento que animal chega a maturidade (Figura 17.3).<br />
Figura 17.3 – Massa corporal (a) e taxa de<br />
crescimento (b) em função da idade, usando a<br />
curva de Gompertz (FERGUNSON; GOUS,<br />
1993).<br />
309
Modelos de simulação do crescimento suíno<br />
Suínos em crescimento aumentam seu peso corporal vazio (PCv) acumulando<br />
principalmente proteína, lipídeo, cinzas e água (Tabela 17.1). Os carboidratos representam<br />
uma pequena fração do conteúdo corporal e, por esse motivo, são desconsiderados na<br />
estimativa do peso corporal vazio (Equação 1 e 2). A deposição de água é usualmente<br />
predita utilizando-se uma relação com a proteína por meio de equação contendo dois<br />
parâmetros [água corporal (kg) = a * proteína corporal b (kg)]. O parâmetro b assume valor<br />
constante (0,855), enquanto a varia entre 4,90 e 5,62 (de LANGE et al., 2003). O conteúdo<br />
de mineral é calculado com uma proporção constante da massa de proteína, isto é,<br />
coeficiente de alometria igual a 1 (EMMANS; FISHER, 1986), [cinzas (kg) = c * proteína<br />
corporal (kg)], com c variando entre 0,186 e 0,210. A deposição de lipídios é dependente da<br />
energia ingerida e associada, de diferentes maneiras, com a proteína depositada, caso a<br />
ingestão energética seja inferior ao necessário para atingir a máxima deposição de proteína<br />
(PDmax). A energia ingerida acima da quantia para PDmax fica disponível para deposição<br />
de lipídios.<br />
GPCv = PD + LD + CD+ AD (1)<br />
GPC = GPCv/FC conteúdo intestinal (2)<br />
Onde GPCv = ganho de peso vazio; PD = taxa de deposição de proteína; LD = taxa<br />
de deposição de lipídios; taxa de deposição cinzas; taxa de deposição de água; GPC =<br />
ganho de peso corporal; FC = fator de correção.<br />
A capacidade máxima de deposição de proteína (PDmax) é determinada em grande<br />
parte pelo genótipo, sexo e peso corporal. Condições ambientais, incluindo o consumo de<br />
nutrientes, presença de doenças subclínicas, densidade de alojamento e interação entre<br />
animais podem impedir os suínos de atingir sua PDmax. A discussão anterior deixa claro<br />
alguns motivos para a escolha da taxa de crescimento de proteína corporal como variável<br />
central em grande parte dos modelos de crescimento suíno (KYRIAZAKIS; WHITTEMORE,<br />
2006). Dada a grande variação na composição genética dos suínos e a grande sensitividade<br />
dos modelos a este parâmetro, a estimativa acurada da PDmax é muito importante para o<br />
êxito da aplicação de modelos e estimativas de ganho de peso, necessidades nutricionais,<br />
por exemplo.<br />
A PD é usualmente estimada por meio da equação de Gompertz que pressupõe 3<br />
parâmetros: Massa proteica (P, kg), P na maturidade (Pm, kg) e crescimento relativo no<br />
ponto de inflexão (B, kg -d ) /kg)) (van MILGEN et al., 2008). As estimativas de Pm e B<br />
descrevem as diferenças no potencial genético do animal e devem ser conhecidas para<br />
quantificar as variações no ganho de proteína em função do peso. Diversos procedimentos<br />
310
Oliveira & Fraga<br />
podem ser utilizados para obtenção de Pm e B, entre os quais estão o de FERGUNSON;<br />
KYRIAZAKIS (2003) e van MILGEN et al. (2008).<br />
Grande parte dos modelos de crescimento suíno foram inicialmente elaborados com<br />
o enfoque na nutrição e enfatizando a utilização da energia e proteína (aminoácidos).<br />
Provavelmente isso tenha ocorrido porque a eficiência de produção de carne suína é<br />
diretamente relacionada com a utilização de energia e aminoácidos. Além disso, a nutrição<br />
representa a maior parte dos custos de produção de suínos.<br />
A opção usual é destacar três processos que demandam energia: taxa de deposição<br />
de proteína, manutenção e taxa de deposição de lipídeo (Equação 3). A taxa de deposição<br />
de proteína direciona a partição da energia ingerida e é a primeira etapa da predição, sendo<br />
então os outros fatores determinados. A exigência de manutenção é estimada em função do<br />
peso metabólico que, por sua vez, é calculado elevando o peso corporal a um expoente<br />
variável entre modelos. WHITTEMORE (1983) recomenda o uso do peso proteico ao invés<br />
do peso corporal, sustentando maior acurácia desse preditor para o cálculo da energia de<br />
manutenção. O tecido proteico representa a maior reserva corporal de aminoácidos (pool) e<br />
é um tecido com alta atividade metabólica.<br />
A energia ingerida acima das necessidades de manutenção fica disponível para<br />
deposição de proteína e lipídios. O conceito linear-platô, originalmente proposto por<br />
WHITTEMORE; FAWCETT (1976), e suas variações são utilizados para expressar essa<br />
teoria. A deposição de proteína aumenta linearmente com a ingestão de energia até atingir<br />
um valor máximo, denominado de PDmax. Abaixo da PDmax, o conteúdo de lipídios<br />
depositado é associado com a deposição de proteína e, acima da PDmax, toda energia será<br />
convertida em lipídios (Figura 17.4).<br />
EI = E MAN + PD x E P / k P + LD x E L / k L (3)<br />
Onde EI = energia ingerida; E MAN = energia de manutenção; E P = energia retida como<br />
proteína; k P = eficiência de deposição da proteína; E P = energia retida como lipídios; k L =<br />
eficiência de deposição de lipídios.<br />
A quantidade de energia metabolizável atribuída a cada grama de PD e LD é variável<br />
entre modelos, assim como ocorre variação nas eficiências energéticas de deposição de<br />
proteína (k P ) e lipídios (k L ) (Tabela 17.2). É importante destacar que o uso do conceito de<br />
energia líquida implica em eficiências diferenciadas de acordo com a origem dietética da<br />
energia e tecido depositado (de LANGE; BIRKETT, 2005).<br />
311
Modelos de simulação do crescimento suíno<br />
Tabela 17.1 Composição química (%) do corpo vazio de suínos em diferentes pesos<br />
corporais (PC)<br />
Aprox. 110 kg<br />
Componente Nascimento 7 kg 25 kg Tipo banha Genética<br />
Superior<br />
Água 77 66 69 48 64<br />
Proteína 18 16 16 14 18<br />
Lipídios 2 15 12 35 15<br />
Cinzas 3 3 3 3 3<br />
Fonte: Adaptado de de LANGE et al. (2003)<br />
Além de energia, a PD é dependente da quantidade de aminoácidos digestíveis da<br />
dieta. Do total de aminoácidos digestíveis ingeridos (AADI), uma parte se destina a<br />
manutenção e o restante fica disponível para PD. A estimativa de exigência para<br />
manutenção é calculada empiricamente com base no peso corporal ou, em alguns casos,<br />
utilizando um procedimento mecanístico que considera os principais determinantes das<br />
exigências de nitrogênio e aminoácidos, como perdas endógenas basais de aminoácidos;<br />
perdas de aminoácidos na pele e pelo; perdas devido ao turnover basal de aminoácidos<br />
(MOUGHAN, 1999). A Tabela 17.3 contém estimativas para esses componentes conforme<br />
van MILGEN et al. (2008).<br />
Tabela 17.2 Eficiência de uso custo energético para deposição de proteína e lipídios em<br />
suínos<br />
Custo energético de<br />
síntese (kcalEM/g)<br />
Referência k P k L Proteína Lipídios<br />
ARC (1981) 0,56 0,74 10,11 12,78<br />
NRC (1998) 0,53 0,76 10,60 12,50<br />
NRC (2012) 0,53 0,76 10,60 10,60<br />
van MILGEN et al. (2001) 0,60 0,80 9,56 11,71<br />
BIRKETT; de LANGE (2001) 0,49 0,69 11,46 13,61<br />
312
Oliveira & Fraga<br />
Figura 17.4 Deposição de proteína (PD) e deposição de lipídios (LD) em<br />
relação ao consumo de energia metabolizável (EM). Para PD < PDmax,<br />
PD = ƒ(MEI) = b 1 x (EMI – b 0 ). Adaptado de LUITING; KNAP (2006).<br />
Os aminoácidos ingeridos acima da necessidade de manutenção ficam disponíveis<br />
para deposição de proteína (Equação 4). O conceito de proteína ideal é empregado para<br />
verificar qual é o aminoácido limitante e, assim, determinar se haverá deaminação, excreção<br />
do nitrogênio e utilização dos esqueletos de carbono para geração de energia. A proteína<br />
ideal não é utilizada com 100% de eficiência e uma perda metabólica média de 15% a 20%<br />
é esperada (Tabela 17.3).<br />
AAI = AA MAN + PD x AA PD / k AA (4)<br />
Onde AAI = aminoácido ingerido; AA MAN = aminoácido utilizado para manutenção; PD<br />
= taxa de deposição de proteína; AA PD = aminoácido retido nas proteínas corporais; k AA =<br />
eficiência de deposição de aminoácido.<br />
Diferentemente da energia, em que as exigências de manutenção representam entre<br />
40% a 45% das exigências totais de energia para animais em crescimento, a maior parte<br />
(>90%, em média) das exigências de aminoácidos para suínos destinados ao abate é<br />
direcionada para deposição de proteína. Dessa forma, o conhecimento do padrão de<br />
deposição de proteína é fundamental para elaborar estratégias nutricionais adequadas<br />
técnica e economicamente.<br />
313
Modelos de simulação do crescimento suíno<br />
Tabela 17.3 Perfil ideal de aminoácidos, aminoácidos para manutenção, composição<br />
corporal de aminoácidos e eficiência de deposição de aminoácidos para suínos<br />
Perdas de<br />
Integumentos<br />
mg/kg<br />
Perdas<br />
devido<br />
turnover<br />
basal<br />
mg/kg<br />
Perdas<br />
basais<br />
endógenas<br />
Proteína<br />
Composição<br />
ideal<br />
corporal<br />
Aminoácido % PV 0,75 /d PV 0,75 /d g/kg MSI %<br />
Lisina 100 4,5 23,9 0,313 6,96 72<br />
Máxima<br />
eficiência<br />
%<br />
Metionina 30 1,0 7,0 0,087 1,88 64<br />
Cistina n.a. 4,7 4,7 0,140 1,03 n.a.<br />
Met+Cist 60 5,7 11,7 0,227 2,91 51<br />
Treonina 65 3,3 13,8 0,330 3,70 61<br />
Triptofano 18 0,9 3,5 0,117 0,95 57<br />
Isoleucina 60 2,5 12,4 0,257 3,46 60<br />
Leucina 100 5,3 27,1 0,427 7,17 76<br />
Valina 70 3,8 16,4 0,357 4,67 71<br />
Fenilanina 50 3,0 13,7 0,273 3,78 82<br />
Tirosina n.a. 1,9 9,0 0,223 2,86 n.a.<br />
Fen+Tiro 95 4,9 22,7 0,497 6,64 75<br />
Histidina 32 1,3 10,2 0,130 2,79 93<br />
Arginina 42 0,0 0,0 0,280 6,26 154<br />
FONTE: Adaptado de van Milgen et al. (2008).<br />
Aplicações de modelos<br />
É possível imaginar muitas situações nas quais o emprego de modelos pode trazer<br />
vantagens, inclusive na elaboração de estratégias alimentares para a suinocultura. A seguir<br />
são apresentados e discutidos dois exemplos simples de aplicação de modelos de<br />
simulação do crescimento suíno. Foi utilizado o InraPorc , modelo desenvolvido e mantido<br />
pelo Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), da França. Para utilização do<br />
InraPorc é necessário caracterizar o perfil animal (estado inicial, desempenho e consumo<br />
alimentar) no ambiente de criação (granja), descrever a composição da dieta e o programa<br />
alimentar.<br />
A situação 1 ilustra o caso hipotético de duas granjas (denominadas A e B)<br />
localizadas a menos de 3 km uma da outra e que alojam animais da mesma genética e<br />
utilizam a mesma nutrição. A granja A obtém os melhores resultados de desempenho, os<br />
quais são muito próximos das metas previstas. Por outro lado, o histórico de desempenho<br />
dos animais da granja B fica abaixo do esperado, embora a genética e nutrição sejam as<br />
mesmas da granja A. A nutrição da granja B poderia ser reavaliada, pois os níveis de<br />
aminoácidos oferecidos aos suínos da granja A são inadequados aos animais da granja B.<br />
314
Oliveira & Fraga<br />
Como ilustra a Figura 17.5, há excesso de lisina (e demais aminoácidos) na dieta dos suínos<br />
da granja B, o que aumenta o custo das rações e o impacto ambiental dos dejetos (Tabela<br />
17.4).<br />
Figura 17.5 Exigência e oferta de lisina digestível de suínos de duas<br />
granjas que alojam animais da mesma genética e usam a mesma<br />
nutrição (Simulado com o InraPorc )<br />
Tabela 17.4 Balanço de nitrogênio (g/suíno/d) em duas granjas com animais da mesma<br />
genética e nutrição (detalhes no texto)<br />
Balanço de Nitrogênio Granja A Granja B Diferença (B-A)<br />
Nitrogênio ingerido 59,8 60,4 0,6<br />
Nitrogênio fecal 4,4 4,3 - 0,1<br />
Nitrogênio urinário 31,7 34,3 2,6<br />
Nitrogênio retido 23,7 21,8 - 2,0<br />
315
Modelos de simulação do crescimento suíno<br />
Na situação 2 são apresentados os resultados de uma simulação do desempenho de<br />
dois grupos de suínos entre 30 e 115 kg de peso corporal e submetidos a um programa<br />
nutricional de duas dietas (Tabela 17.5). Nesse caso, embora não haja diferenças no ganho<br />
de peso e consumo no período total, a precocidade entre os grupos difere, o que implica na<br />
necessidade de quantidades distintas de lisina para os grupos, dependendo da fase de<br />
crescimento (Figura 17.6).<br />
Tabela 17.5 Parâmetros de suínos em crescimento e desempenho simulado pelo InraPorc ®<br />
Parâmetros do Modelo Crescimento Precoce Crescimento Tardio<br />
Idade Inicial (dias) 75 75<br />
Peso Inicial (kg) 30 30<br />
Massa Proteica Inicial (kg) 4,48 4,48<br />
Peso Final (kg) 115 115<br />
Rendimento Carcaça (%) 79 79<br />
Consumo Ad libitum EL = a x Peso b EL = a x Peso b<br />
A 1,72 1,72<br />
B 0,606 0,600<br />
Deposição Proteica Média (g . d -1 ) 113 113<br />
Precocidade 0,010 0,014<br />
Correção da Manutenção 1,00 1,00<br />
Máxima Deposição Proteica (kg) 70 70<br />
Resultados Simulados Crescimento Precoce Crescimento Tardio<br />
Fase Crescimento (kg) 30-65 30-65<br />
Ganho de peso (g . d -1 ) 766 700<br />
Consumo de ração (kg . d -1 ) 1,76 1,79<br />
Fase Terminação (kg) 65-115 65-115<br />
Ganho de peso (g . d -1 ) 758 812<br />
Consumo de ração (kg . d -1 ) 2,58 2,63<br />
Fase Total 30-115 30-115<br />
Ganho de peso (g . d -1 ) 762 762<br />
Consumo de ração (kg . d -1 ) 2,24 2,25<br />
EL= Energia Líquida; (adaptado de VAN MILGEN et al.; 2008).<br />
316
Oliveira & Fraga<br />
Figura 17.6 Exigências simuladas de lisina digestível para dois grupos<br />
com o mesmo ganho e consumo diário, mas diferentes padrões de<br />
crescimento (van Milgen et al., 2008)<br />
Considerações finais<br />
O desempenho de um suíno é resultado de muitos fatores que interagem entre si e<br />
determinam a resposta final do animal. A medida que o conhecimento avança, novas<br />
informações são disponibilizadas e integrá-las é fundamental para a tomada de decisão.<br />
Nesse sentido, os modelos de simulação são ferramentas valiosas na elaboração de<br />
estratégias alimentares que maximizem um determinado objetivo, podendo inclusive compor<br />
um sistema informatizado que engloba uma parcela mais ampla do processo produtivo.<br />
Acredita-se que o desenvolvimento e aplicação de modelos de simulação do crescimento<br />
suíno devam ganhar cada vez mais impulso, tanto no meio acadêmico como produtivo.<br />
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319
Capítulo 18<br />
Utilização de coprodutos na alimentação de<br />
ovinos<br />
Hélio de Almeida Ricardo<br />
Marco Antônio Previdelli Orrico Junior<br />
Alexandre Rodrigo Mendes Fernandes<br />
Faculdade de Ciências Agrárias (FCA), Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Rodovia Dourados à<br />
Itahum km 12, CP.533, CEP 79804-970, Dourados, Mato Grosso do Sul.<br />
Introdução<br />
A utilização de coprodutos da agroindústria apresenta duas vantagens principais, a<br />
redução dos custos com a alimentação e o aproveitamento de resíduos do processamento<br />
de alimentos, o que contribui com a sustentabilidade do sistema. Em muitos casos, as<br />
propriedades rurais estão longe das regiões produtoras de milho e farelo de soja (principais<br />
ingredientes das rações), sendo necessária a utilização de coprodutos, muitas vezes<br />
regionais, na composição das dietas, para não elevar demais o custo de produção.<br />
Muitos coprodutos podem ser utilizados sem limites de uso na composição da dieta,<br />
no entanto alguns podem possuir características que limitam sua utilização pelos ovinos.<br />
Entre estes fatores destacam-se: os teores de lipídeos, proteína, fibra e diversos princípios<br />
anti-nutricionais que podem estar presentes nos coprodutos. Teores elevados de lipídeos na<br />
dieta de ruminantes reduzem a digestão ruminal (efeito tóxico sobre a flora ruminal), o que<br />
acaba levando a digestão incompleta do alimento, diarreia e queda no desempenho dos<br />
animais. A fibra é essencial para o funcionamento correto do rúmen, no entanto em grande<br />
proporção acaba limitando o consumo e reduz o desempenho, por isso quando se pretende<br />
ganhos elevados o teor de fibra da dieta precisa ser reduzido (dietas com alta proporção de<br />
concentrado). Os principais fatores antinutricionais encontrados nos alimentos são os<br />
compostos polifenólicos, cianogênese e inibidores enzimáticos que juntos promovem o<br />
desequilíbrios orgânicos nos animas e impedem o consumo do vegetal (estratégia vegetal<br />
contra o ataque dos herbívoros). No caso dos ruminantes, partes destes compostos são<br />
destruídas durante a digestão ruminal o que possibilita a ingestão de uma variedade de<br />
espécies vegetais e torna os ruminantes resistentes a concentrações relativamente elevadas
Gonçalves & Zambom<br />
de alguns fatores antinutricionais. No entanto, nem sempre estes fatores são totalmente<br />
degradados e algumas substâncias antinutricionais têm seus efeitos potencializados no<br />
rumem, o que merece atenção por parte dos técnicos.<br />
Por isso, antes de fornecer aos animais um determinado coproduto é necessário o<br />
pleno conhecimento de sua composição química e os níveis de inclusão recomendados.<br />
Assim, é possível baratear a dieta sem causar problemas no desempenho e na qualidade da<br />
carne dos animais.<br />
Diante do exposto a presente revisão tem por objetivo reunir informações (dados de<br />
desempenho, qualidade de carne, nível de inclusão e custo) referentes às principais<br />
pesquisas realizadas no Brasil sobre a utilização de novos coprodutos na alimentação de<br />
ovinos em substituição aos volumosos e concentrados tradicionais.<br />
Principais coprodutos e subprodutos<br />
Por definição coprodutos são os produtos de um processo de produção conjunta,<br />
cujo faturamento é considerado significativo para a empresa, também chamando de<br />
produtos principais (por exemplo, no processamento da soja há produção do óleo, farelo de<br />
soja e casquinha de soja). No entanto muitas vezes o termo é utilizado para referenciar<br />
“subprodutos” de um processo de produção com menos importância em relação ao<br />
faturamento, ou seja, sua venda é praticamente certa, mas seu faturamento é insignificante<br />
para a empresa (por exemplo, no processamento da cana-de-açúcar há produção do<br />
bagaço). A grande vantagem da utilização destes subprodutos na alimentação está no preço<br />
<strong>pag</strong>o (muitas vezes só o custo do transporte), mas existem algumas desvantagens como<br />
falta de compromisso da empresa em fornecer um produto de qualidade (produto não<br />
padronizados, teores variáveis de MS, fermentado, armazenados no tempo) e produção<br />
sazonal.<br />
Na Tabela 18.1 estão apresentadas as composições químicas, níveis de inclusão e<br />
efeitos sobre desempenho e qualidade de carne de ovinos com a utilização dos principais<br />
coprodutos estudados nos últimos 10 anos no Brasil. Para melhor discussão os coprodutos<br />
foram divididos em coprodutos substitutos de volumosos e coprodutos substitutos de<br />
concentrado.<br />
321
Continua...<br />
Nutrição de vacas de alta produção<br />
322
Continua...<br />
Gonçalves & Zambom<br />
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Nutrição de vacas de alta produção<br />
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Gonçalves & Zambom<br />
Coprodutos substitutos de volumosos<br />
Casca, bagaço e palhas<br />
Esforços têm sido despendidos por pesquisadores com o objetivo de incrementar a<br />
participação das cascas, bagaço e palhas de cereais na alimentação de ruminantes, uma<br />
vez que se trata de material de baixo custo, frequentemente desperdiçado pelos<br />
agricultores. A conversão destes resíduos em leite ou carne, por exemplo, resultaria em<br />
produção de grande quantidade de alimentos de qualidade para o homem (DAMASCENO et<br />
al., 2000).<br />
O principal fator limitante é o baixo valor nutritivo, baixos teores de nitrogênio,<br />
digestibilidade reduzida e consumo voluntário inadequado, resultando em desempenhos<br />
insatisfatórios. Existem algumas maneiras práticas de melhorar o aproveitamento destes<br />
materiais na alimentação animal, sendo o tratamento químico uma delas. Os tratamentos<br />
químicos utilizados para melhorar a qualidade do bagaço e palhas visam eliminar ou<br />
diminuir os efeitos prejudiciais da lignina sobre a degradação de compostos celulósicos<br />
pelos micro-organismos do rúmen, promovendo a ruptura das complexas ligações químicas<br />
daquele componente com a celulose e a hemicelulose, disponibilizando o material,<br />
teoricamente, para adesão da população microbiana e ataque enzimático (VAN SOEST,<br />
1994). O tratamento químico de alimentos volumosos tem crescido bastante nos últimos<br />
anos e várias pesquisas têm evidenciado que o valor nutritivo de diferentes volumosos pode<br />
ser melhorado com a utilização de produtos químicos.<br />
De acordo com Damasceno et al. (2000), o nível de oferta de palha de arroz<br />
amonizada não afeta a digestibilidade da MS e a digestibilidade e balanço do N para ovinos<br />
adultos, machos, castrados, com peso médio de 63,8 kg. O consumo e excreção de N nas<br />
fezes incrementam linearmente com o aumento na oferta de palha. Os autores recomendam<br />
que para maximizar o desempenho animal por unidade de palha fornecida, deve-se ofertar<br />
123,1 g/kg PC 0,75 .<br />
Castro et al. (2007) reportaram que o custo operacional efetivo por quilograma de<br />
carcaça produzida foi de R$ 3,68, R$ 3,49, R$ 3,23 e R$ 2,98, respectivamente, para dietas<br />
com inclusão de 20%, 40%, 60% e 80% de feno de maniçoba, sendo que a inclusão de 80%<br />
de feno de maniçoba em dietas completas possibilitou a obtenção de desempenho<br />
satisfatório dos cordeiros e melhor retorno financeiro.<br />
O bagaço de cana-de-açúcar é, sem dúvida, o resíduo agroindustrial obtido em maior<br />
quantidade no Brasil, aproximadamente 280 kg t -1 moída. Segundo Burgi (1995) de cada<br />
tonelada de cana-de-açúcar moída na indústria obtêm-se 700 litros de caldo e 300 kg de<br />
bagaço (50% Matéria Seca), portanto, dos 500 milhões de toneladas moídas nas usinas e<br />
325
Nutrição de vacas de alta produção<br />
destilarias do Brasil, a cada ano, 75 milhões de toneladas de bagaço de cana são obtidos. O<br />
bagaço triturado das destilarias mostrou-se de pouco valor na alimentação animal,<br />
carecendo de suplementação e/ou tratamentos, em função do baixo consumo, afetado<br />
principalmente pela baixa proteína e alta fibra. Com isso o nível máximo de aproveitamento<br />
nas dietas tem sido de 25% (CARDOSO, 2006).<br />
Resíduo de cervejaria<br />
O processo industrial da cerveja consiste basicamente no preparo do mosto<br />
(moagem do malte, mosturação, filtração, fervura e clarificação), processo fermentativo e o<br />
acabamento da cerveja (filtração, carbonatação, modificações no aroma, sabor e cor, etc.).<br />
No final deste processo industrial, além do produto principal a cerveja, obtém-se um volume<br />
considerável de resíduo úmido de cervejaria (RUC). O RUC é obtido durante a etapa inicial<br />
do preparo do mosto cervejeiro resultando na obtenção do bagaço de malte na etapa de<br />
filtração e ao final do processo de fermentação do mosto nas dornas pela ação das<br />
leveduras (Saccharomyces cerevisiae), obtém-se um rejeito sólido composto da matéria<br />
prima usada na fermentação e a levedura que cresceu no meio (SANTOS; RIBEIRO, 2005).<br />
Este coproduto pode ser uma alternativa como coproduto da agroindústria na alimentação<br />
de ovinos, pois este resíduo é produzido em grande volume e, além disso, não apresenta<br />
problemas com a sazonalidade de sua produção. No entanto Gilaverte et al. (2011)<br />
observaram redução do ganho médio diário, peso corporal final e eficiência alimentar dos<br />
animais quando as doses foram acima de 25% da dieta.<br />
Casca de café<br />
A casca de café vem sendo utilizada em algumas pesquisas substituindo tanto<br />
alimentos volumosos (VILELA, 1999) quanto grãos de cereais (BARCELOS et al. 1997).<br />
Furusho-Garcia et al. (2003) ao avaliarem os componentes corporais e órgãos internos de<br />
cordeiros Texel × Bergamácia, Texel × Santa Inês e Santa Inês puros, terminados em<br />
confinamento, com casca de café, tratada ou não com uréia, como parte da dieta,<br />
observaram que os cordeiros que consumiram dietas contendo 15% de casca de café,<br />
independentemente do tratamento químico com uréia, apresentam maior desenvolvimento<br />
do retículo rúmen. Já o tratamento químico da casca de café com ureia provoca menor peso<br />
no abomaso, fígado e pâncreas, órgãos ligados à digestão enzimática.<br />
A utilização de casca de café também não pode apresentar influência sobre as<br />
características da carcaça e dos cortes de ovinos. Segundo Furusho-Garcia, et al. (2003) a<br />
utilização de 15% de casca de café, tratada ou não com uréia e grão de soja moído, em<br />
326
Gonçalves & Zambom<br />
dietas para cordeiros terminados em confinamento, não afetou de forma significativa os<br />
pesos dos cortes da carcaça e a composição da paleta, do lombo e da perna. Os autores<br />
encontraram peso médio de paleta e lombo de 1,787 e 0,778 kg entre os tratamentos, e<br />
peso de pernil de 3,21, 3,04 e 2,96 kg para as dietas sem adição de casca de café, com<br />
15% de casca de café in natura e com 15% de casca com uréia e grão de soja moído,<br />
respectivamente. A relação músculo:gordura média do pernil entre as dietas foi de 3,75.<br />
Casca de soja<br />
Nutricionalmente, Restle et al. (2004) relataram que a casca de soja, por apresentar<br />
elevado teor de fibra em detergente neutro (FDN), foi inicialmente estudada como uma<br />
opção para substituição da fração volumoso da dieta de ruminantes. Entretanto, por<br />
apresentar elevada digestibilidade da FDN, proporcionar elevada produção de ácidos graxos<br />
voláteis no rúmen, em razão da excelente fermentabilidade da fibra no rúmen (BACH et al.,<br />
1999) e dos benefícios decorrentes da digestão da fibra da dieta total sobre o pH ruminal<br />
(GOMES, 1998), a casca de soja se destaca quanto ao seu potencial de uso na alimentação<br />
de ruminantes em substituição aos grãos de cereais.<br />
A casca de soja pode substituir o feno de coastcross em teores de até 33,7% da MS,<br />
visto que essa substituição aumenta o consumo de MS e a retenção de N (g dia -1 ) sem<br />
prejudicar a digestibilidade da MS, matéria orgânica e FDN e a concentração de ácidos<br />
graxos de cadeia curta no rúmen (GENTIL et al., 2011). A densidade energética da casca de<br />
soja é superior à do feno de coastcross. A casca apresenta 77,0% de NDT e o feno de<br />
coastcross 53,0% de NDT (NATIONAL RESEARCH COUNCIL, 2007). Com a utilização da<br />
casca de soja em substituição a parte da fonte de forragem, é possível aumentar a<br />
densidade energética da dieta sem causar grandes reduções no fornecimento de FDN<br />
(GENTIL et al., 2011). Santos et al. (2008) relatam que o aumento do nível de casca de soja<br />
de 0 e 75% em substituição ao fubá de milho em dietas para ovinos em confinamento,<br />
reduziu os gastos com alimentação e aumentou a margem bruta de R$ 10,89 para R$ 18,63<br />
por animal, sem afetar o desempenho em confinamento.<br />
Coprodutos substitutos de concentrado<br />
Caroço de algodão<br />
O adequado desempenho produtivo dos ruminantes está relacionado principalmente<br />
ao consumo alimentar, que, por sua vez, depende do consumo de matéria seca e de sua<br />
concentração energética. As oleaginosas são as fontes de lipídios mais usadas na dieta de<br />
ruminantes, por proporcionarem alta densidade energética em substituição aos carboidratos<br />
327
Nutrição de vacas de alta produção<br />
rapidamente fermentáveis, favorecendo a fermentação ruminal e a digestão da fibra,<br />
entretanto, não deve ser usado em excesso, devido ao seu conteúdo em óleo (TEIXEIRA;<br />
BORGES, 2005).<br />
O caroço de algodão é uma ótima alternativa para o uso em confinamento de<br />
ruminantes, por ser um alimento com proteína de alto valor biológico e teor de energia,<br />
facilitando a formulação de dietas de custo mínimo. Outra vantagem seria que a gordura<br />
contida na carne produzida poderia ter um perfil mais insaturado, em razão de grande parte<br />
da energia desse alimento estar na forma de gordura, promovendo menor incremento<br />
calórico e resultando em melhor conversão alimentar (MEDEIROS et al., 2005).<br />
Cunha et al. (2008) avaliaram as características quantitativas da carcaça de ovinos<br />
alimentados com rações contendo diferentes níveis de caroço de algodão integral. O uso de<br />
caroço de algodão proporcionou menor musculosidade de carcaça, demonstrada pela<br />
relação músculo:osso, músculo:gordura e área de olho de lombo. Os níveis de 0, 20%, 30%<br />
e 40% de inclusão de caroço de algodão, com base na MS, não influenciaram as<br />
características e os rendimentos de cortes das carcaças de ovinos avaliados.<br />
De acordo com Madruga et al. (2008), do ponto de vista nutricional, relacionado com<br />
a composição de ácidos graxos e teor de colesterol de amostras de carne ovinos Santa<br />
Inês, a utilização de caroço de algodão integral na dieta pode ser recomendada, durante<br />
períodos curtos, em níveis de até 40% para ovinos em terminação.<br />
Coprodutos da agroindústria de frutas<br />
Atualmente, a produção de frutas destina-se a atender à demanda por frutas frescas,<br />
no entanto, existe uma tendência mundial para o mercado de produtos transformados, como<br />
conservas, sucos, geléias e doces. Entretanto, segundo Bártholo (1994), nos países em<br />
desenvolvimento, como é o caso do Brasil, as perdas pós-colheita de frutas frescas são<br />
estimadas em torno de 20% a 50%. Em geral, calcula-se também que, do total de frutas<br />
processadas, sejam gerados, na produção de sucos e polpas, 40% de resíduos<br />
agroindustriais para as frutas manga, acerola, maracujá e caju. Constantemente, as<br />
agroindústrias investem no aumento da capacidade de processamento, gerando grandes<br />
quantidades de subprodutos, que, em muitos casos, são considerados custo operacional<br />
para as empresas ou fonte de contaminação ambiental (LOUSADA JÚNIOR et al., 2005).<br />
Nesse contexto, os resíduos agroindustriais da fruticultura podem ser importantes na<br />
alimentação de ruminantes, principalmente em situações de baixa disponibilidade de<br />
alimento. Na avaliação do consumo e digestibilidade de alguns coprodutos da fruticultura<br />
para ovinos, Lousada Júnior et al. (2005) determinaram que os coprodutos de abacaxi,<br />
maracujá e melão caracterizaram-se por bom valor nutritivo, podendo ser utilizados na<br />
328
Gonçalves & Zambom<br />
alimentação de ruminantes, enquanto que existem limitações na utilização dos subprodutos<br />
de acerola e goiaba devido ao baixo valor nutritivo dos coprodutos dessas frutas.<br />
A polpa de caju (Anacardium occidentale L.) desidratada, cuja produção brasileira é<br />
estimada em mais de um milhão de toneladas/ano, é produzida quase que totalmente na<br />
Região Nordeste. Esse subproduto merece, portanto, atenção dos criadores e do meio<br />
técnico-científico. A safra de caju no Nordeste ocorre na estação seca do ano, no período de<br />
julho a janeiro, quando diminui a disponibilidade de forragem na região, forçando o produtor<br />
a recorrer ao mercado de rações, compostas principalmente por milho e soja, produtos de<br />
alto custo na região (DANTAS FILHO et al., 2007).<br />
De acordo com os mesmos autores, na avaliação do desempenho, digestibilidade in<br />
vivo e balanço de nitrogênio em ovinos mestiços Santa Inês em confinamento, a polpa de<br />
caju desidratada incluída na dieta em níveis de até 30% proporciona melhor retorno<br />
econômico. Em compensação, A inclusão de polpa de caju desidratada em rações para<br />
ovinos em terminação reduziu a retenção de nitrogênio e afetou negativamente a<br />
digestibilidade da MS, matéria orgânica (MO), proteína bruta (PB), FDN e fibra em<br />
detergente ácido (FDA).<br />
O coproduto de vitivinícolas apresenta alta concentração de carboidratos fibrosos e<br />
teor de PB próximo dos 15% na MS. Nas regiões onde a indústria vinícola é desenvolvida,<br />
este coproduto pode ser utilizado na alimentação de animais, inclusive pelo volume de<br />
alimento que representa, pois, em peso, a quantidade de bagaço obtida equivale a,<br />
aproximadamente, 25% do peso das uvas processadas para a produção de vinho.<br />
Entretanto, esse alimento não apresenta valores elevados de digestibilidade da MS devido,<br />
dentre outros fatores, aos elevados níveis de lignina e taninos (BARROSO, 2006).<br />
Barroso et al. (2006) mostraram que a utilização do resíduo de vitivinícolas na<br />
alimentação de ovinos em terminação pode ser boa alternativa volumosa quando associada<br />
a diferentes fontes energéticas. As combinações do resíduo de vitivinícolas com o farelo de<br />
palma e com o grão de milho moído apresentaram bons desempenhos, com média de<br />
ganho diário de 117 e 132 g dia -1 , respectivamente, superando a combinação do resíduo de<br />
vitivinícolas à raspa de mandioca, com média de ganho diário de 71 g dia -1 .<br />
A polpa cítrica desidratada, subproduto da indústria citrícola, pode ser utilizada em<br />
rações para ruminantes como ingrediente de alta densidade energética para animais em<br />
crescimento e lactação e tem pouco ou nenhum efeito negativo na fermentação ruminal em<br />
comparação a alimentos ricos em amido (BAMPIDIS; ROBINSON, 2006). No entanto, a<br />
substituição de ingredientes tradicionais, como o milho, por subprodutos como a polpa<br />
cítrica, pode alterar a composição e a qualidade da carne ovina, mesmo que o desempenho<br />
329
Nutrição de vacas de alta produção<br />
seja satisfatório, ocasionando mudanças em características como a cor e a maciez<br />
(SCERRA et al., 2001).<br />
Ao avaliarem os efeitos da substituição do milho por polpa cítrica sobre as<br />
características de carcaça e a qualidade da carne de cordeiros em confinamento, Rodrigues<br />
et al. (2008) determinaram que a substituição parcial ou total não afetou os rendimentos de<br />
carcaça quente e fria, perda por resfriamento, espessura de gordura de cobertura, área de<br />
olho de lombo, rendimentos de cortes, proporção músculo:gordura:osso, capacidade de<br />
retenção de água, cor, perda de peso por cozimento e pH da carne. Entretanto, os autores<br />
observaram que a substituição total do milho por polpa cítrica reduziu em 12,4% o teor de<br />
gordura na carcaça. A substituição total (100%) do milho pela polpa cítrica promoveu<br />
aumento de 177% na concentração de ácido linolênico (C18:3), enquanto a substituição<br />
parcial (67%) resultou em aumento de 72% no ácido linoleico conjugado (C18:2 cis-9trans-<br />
11), não havendo alteração na concentração total de ácidos graxos saturados,<br />
monoinsaturados e poli-insaturados. Entretanto, a quantidade de gordura intramuscular do<br />
Longissimus dorsi diminuiu com o aumento de polpa cítrica na ração, sem alterar os teores<br />
de umidade, proteína e cinzas.<br />
Coprodutos do processamento da mandioca<br />
Alguns subprodutos da produção de farinha de mandioca, como casca de mandioca<br />
e farinha de varredura, possuem potencial e disponibilidade para serem utilizados como<br />
alimento energético na alimentação de ruminantes. A farinha de varredura é obtida durante<br />
a limpeza de todo o material perdido no chão, formado por farinha, pó e fibra, e apresenta<br />
elevados teores de amido (80,0%) e de MS (90,0%). A substituição do milho pela farinha de<br />
varredura em rações para ovinos não afeta o consumo, a digestibilidade dos nutrientes, o<br />
pH e a concentração de N amoniacal do líquido ruminal e os balanços de nitrogênio e de<br />
energia. Nesse caso, a farinha de varredura pode substituir em 100% o milho na ração<br />
desses animais (ZEOULA et al., 2003).<br />
Coprodutos da extração do óleo vegetal e biodiesel<br />
Como coprodutos alternativos para a alimentação de ovinos encontram-se na<br />
literatura alimentos como resíduos de babaçu, mamona e pinhão-manso. Esses resíduos<br />
caracterizam-se por serem produtos regionais e que ultimamente vem sendo empregados<br />
na geração de biodiesel. O processo químico de produção de biodiesel também gera um<br />
coproduto que pode ser utilizado na nutrição de ruminantes, a glicerina bruta.<br />
330
Gonçalves & Zambom<br />
O babaçu (Orbygnia sp.) é uma das espécies de palmeiras oleaginosas utilizadas na<br />
indústria extrativista brasileira, que possui grande valor industrial e comercial, sendo<br />
encontrada em extensas áreas em estados como Maranhão, Piauí e Tocantins. Na<br />
industrialização do coco do babaçu para produção de óleo comestível são produzidos vários<br />
subprodutos como farelo de mesocarpo do babaçu e farinha de mesocarpo, que<br />
correspondem em média a 23% do peso do fruto (MIOTTO et al., 2012).<br />
O farelo de babaçu é classificado como fonte protéica (BENEDETT; SPERS, 1995),<br />
a variação na sua composição e o processamento são fatores que influenciam sua<br />
composição final. No estado do Piauí, algumas indústrias demonstraram que o farelo de<br />
babaçu possui 14% a 24% de PB e mais de 50% de FDN (XENOFONTE et al., 2008).<br />
Sousa Júnior (2003) concluiu que o uso de farelo de babaçu até o nível de 20% não<br />
interferiu nas características da carcaça de ovinos Santa Inês. Entretanto, Xenofonte et al.<br />
(2009) determinaram que níveis de farelo de babaçu superiores a 10% na dieta podem<br />
afetar negativamente os pesos e rendimentos, bem como os cortes comerciais e as medidas<br />
lineares, de carcaças de ovinos sem padrão racial definido em terminação.<br />
A mamona (Ricinus communis L.) é uma oleaginosa pertencente à família<br />
Euforbiaceae, que produz sementes ricas em óleo glicídico solúvel em álcool. Do resíduo da<br />
extração do óleo tem-se o farelo, que pode ter diversos usos, como fonte de alimento para<br />
ruminantes e não ruminantes, e fonte de aminoácidos para os mais variados fins nutricionais<br />
(BOSE; WANDERLEY, 1988).<br />
Pompeu et al. (2012) não observaram efeito dos níveis de substituição (0, 33%, 67%<br />
e 100%) do farelo de soja pela torta de mamona destoxificada sobre o peso vivo final, o<br />
peso vivo ao abate em jejum, o peso corporal vazio, o peso da carcaça quente e o peso da<br />
carcaça fria de ovinos mestiços de Morada Nova, machos não castrados, com peso corporal<br />
de abate médio de 30,17 kg. Já o rendimento de carcaça quente foi afetado pelos níveis de<br />
substituição do farelo de soja pela torta de mamona, mesmo comportamento observado<br />
para o rendimento de carcaça fria. O peso da costela e os rendimentos da costela e da<br />
paleta também foram influenciados pelos níveis de substituição do farelo de soja pela torta<br />
de mamona destoxificada. O peso e o rendimento das demais regiões, no entanto, não<br />
apresentaram diferenças entre níveis de substituição. Portanto, segundo os autores, a torta<br />
de mamona destoxificada pode ser utilizada em níveis de até 67% de substituição ao farelo<br />
de soja em dietas para ovinos.<br />
O pinhão-manso (Jatropha curcas) é uma planta da família das Euforbiáceas, que se<br />
destaca pelo seu potencial de produção de biodiesel. Nativa da América do Sul é explorada<br />
com sucesso na América Central, Índia e África. A cultura é uma excelente opção para<br />
regiões carentes e tem se adaptado muito bem à região Norte do país. Produz cerca de<br />
331
Nutrição de vacas de alta produção<br />
duas toneladas de óleo por hectare, em terras de pouca fertilidade, arenosas, com climas<br />
desfavoráveis a várias culturas, necessitando, assim, de poucos cuidados. Devido às suas<br />
características, o pinhão-manso tem sido considerado como boa opção para sistemas de<br />
pequenas propriedades com mão de obra familiar (SATURNINO et al., 2005).<br />
Na substituição ao óleo diesel, o pinhão-manso destaca-se, uma vez que produz<br />
83,9% do valor calorífico do óleo diesel. Além disso, a produção do biodiesel a partir do fruto<br />
do pinhão-manso gera como subprodutos a casca do fruto do pinhão-manso, a qual é<br />
utilizada como carvão vegetal, e a torta de pinhão-manso, ambos com possibilidades de uso<br />
na alimentação animal (ARAÚJO et al., 2010).<br />
No entanto, na determinação da porcentagem ótima de inclusão da casca do fruto do<br />
pinhão-manso à dieta de ovinos, em substituição ao feno de capim Mombaça (0, 15%, 30%,<br />
e 45%), com avaliação do consumo de alimento e ocorrência de alterações clínicas e<br />
histológicas, ARAÚJO et al. (2010) observaram que a casca do fruto do pinhão-manso não<br />
deve ser utilizada na suplementação de ovinos, nas porcentagens usadas no estudo. Foi<br />
observada redução considerável no consumo de matéria natural à medida que houve<br />
aumento da inclusão de casca à dieta, com valores médios de 1.444,92, 298,48, 191,45 e<br />
88,68 g dia -1 para inclusão de 0, 15%, 30% e 45% de casca, respectivamente.<br />
Essa redução do consumo de alimento pode estar relacionada à presença de fatores<br />
antinutricionais e/ou de princípios tóxicos, ainda não determinados na casca do fruto do<br />
pinhão-manso, devido à ocorrência de alterações clínicas nos animais. O quadro clínicopatológico<br />
foi caracterizado por desordens digestivas, hepáticas, renais, pulmonares e<br />
cardíacas. Independentemente da porcentagem de inclusão da casca de pinhão-manso,<br />
todos os animais que receberam pinhão-manso na dieta apresentaram, mesmo que em<br />
diferentes graus, apatia, redução de apetite, redução do conteúdo e tensão ruminal, redução<br />
da motilidade ruminal, emagrecimento acentuado, consistência e tamanho de cíbalas<br />
alterados (ARAÚJO et al., 2010).<br />
A glicerina bruta (coproduto da produção do biodiesel) vem sendo utilizada com<br />
sucesso na nutrição de ruminantes. Grande parte da glicerina bruta é composta por glicerol,<br />
que é absorvido diretamente pelo epitélio ruminal, metabolizado no fígado e direcionado<br />
para a gliconeogênese pela ação da enzima glicerol quinase, que o converte em glicose.<br />
Assim, a glicerina bruta apresenta potencial de aplicação como substrato gliconeogênico<br />
para ruminantes (KREHBIEL, 2008). Com a perspectiva de redução nos preços, a glicerina<br />
bruta tem surgido como opção para utilização como macroingrediente na dieta de cordeiros<br />
em terminação, em substituição a concentrados energéticos (KERR et al.,2007).<br />
Na avaliação do desempenho em confinamento pela substituição do milho pela<br />
glicerina bruta na dieta de cordeiros Pantaneiros, machos não castrados, abatidos com peso<br />
332
Gonçalves & Zambom<br />
corporal médio de 30,96 kg, Orrico Júnior et al. (2012) não observaram diferenças entre as<br />
doses de 0, 2,5%, 5% e 7,5% de glicerina bruta. Os animais apresentaram ganho médio<br />
diário de 234,72, 207,50, 207,50 e 231,66 g dia -1 para as doses de 0, 2,5%, 5% e 7,5%,<br />
respectivamente. Como também não houve diferença entre as doses de glicerina bruta para<br />
a conversão alimentar, recomenda-se a adoção de glicerina bruta em substituição ao milho,<br />
nas doses estudadas, objetivando a redução do custo de produção da atividade.<br />
Ricardo et al. (2012) determinaram que a inclusão de glicerina bruta na dieta de<br />
cordeiros Pantaneiros em confinamento (0, 2,5%, 5% e 7,5% de glicerina bruta em<br />
substituição ao milho) não apresenta influência sobre as características da carcaça dos<br />
animais. O peso corporal ao abate variou de 35,52 kg, para 2,5% de glicerina bruta, a<br />
38,10 kg, para o tratamento sem inclusão. A área de olho de lombo dos animais variou entre<br />
13,59 (5% de glicerina) e 14,30 cm 2 (2,5% de glicerina), sem influência da utilização da<br />
glicerina, enquanto que a espessura de gordura apresentou valores de 1,83, 1,81, 1,78 e<br />
2,22 mm para doses de 0, 2,5%, 5% e 7,5% de glicerina bruta, respectivamente.<br />
Considerações finais<br />
Boa parte dos coprodutos pode ser aproveitada na alimentação dos ovinos, no<br />
entanto são de extrema importância o conhecimento da composição química e as<br />
recomendações de uso dos mesmos para que se possam formular as dietas. Muitas vezes<br />
coprodutos com baixo valor de mercado apresentam baixo valor nutricional e podem<br />
apresentar contaminantes que impedem sua utilização. Desta forma o acompanhamento<br />
técnico é fundamental para auxiliar o produtor na escolha do coproduto que deve utilizar.<br />
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335
Capítulo 19<br />
Nutrição de vacas de alta produção<br />
João Arlindo Gouveia Gonçalves<br />
Maximiliane Alavarse Zambom<br />
Programa de Pós-Graduação em Zootecnia, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Estadual do Oeste do<br />
Paraná, CEP 85960-000, Marechal Cândido Rondon, Paraná.<br />
Introdução<br />
As exigências nutricionais de animais leiteiros variam significativamente nas fases do<br />
ciclo produtivo (período seco, pré-parto, início de lactação e pós-pico de lactação), devido às<br />
diferenças na capacidade de ingestão de matéria seca (IMS), peso corporal e produção de<br />
leite. Assim, na pecuária leiteira vacas de alta produção (acima de 28 litros diários no pico<br />
de produção) demandam grandes quantidades de nutrientes para síntese do leite, sendo<br />
necessário muitas vezes a utilização de parte de suas reservas corporais, principalmente<br />
nos primeiros dias de lactação.<br />
Para atender estas exigências nutricionais, as vacas dependem de um elevado<br />
consumo de alimentos de alta qualidade e alta densidade energética. Essa demanda por<br />
nutrientes se diferencia ainda em cada fase de lactação (NRC, 1989; NRC, 2001). Com um<br />
manejo alimentar adequado poder-se-á obter de 500 a 1.000 litros de leite suplementar por<br />
vaca/lactação/ano. Ao contrário, um manejo inadequado poderá provocar uma redução da<br />
produção leiteira, uma diminuição da eficiência reprodutiva e um aumento de problemas<br />
metabólicos durante o período pré e pós-parto (REIS et al., 2009).<br />
As características físicas e químicas das dietas podem ter grande efeito sobre o<br />
consumo e a produção de leite de vacas leiteiras. A sintonia fina é definida como a<br />
necessidade de fazer pequenos ajustes para aumentar o nível de precisão ou acurácia de<br />
um cálculo ou procedimento.<br />
A composição das dietas mudou ao longo do tempo devido a diferenças na genética<br />
e manejo, além de diferentes métodos de processamento de alimentos. O nível de ingestão<br />
e a composição da dieta afetam a digestibilidade dos ingredientes da ração. A vaca
Gonçalves & Zambom<br />
holandesa média nos EUA produz atualmente 3,5 vezes a manutenção, mas existe<br />
significativa variação entre vacas e entre rebanhos. A composição da dieta também afeta a<br />
digestibilidade dos ingredientes individuais. O melhor exemplo é o efeito negativo que níveis<br />
excessivos de grãos (amido) têm sobre a digestibilidade das fibras. Uma determinada ração<br />
pode ter sua digestibilidade diferente quando fornecida como parte de uma dieta rica em<br />
forragem ou quando fornecida como parte de uma dieta com alto teor de grãos. Os valores<br />
de energia de uma ração devem refletir tanto a variabilidade do nível de ingestão quanto de<br />
composição da dieta (WEISS, 2005).<br />
Sistemas de alimentação de vacas em lactação<br />
O objetivo de qualquer sistema de alimentação, em propriedades leiteiras, deve ser<br />
fornecer correta quantidade de nutrientes, necessária para satisfazer as exigências<br />
individuais de vacas (ou outras categorias), bem como permitir diferentes práticas ou manejo<br />
alimentar, de acordo com a preferência da propriedade (GONÇALVES et al., 2009). De<br />
modo geral, os alimentos podem ser fornecidos de duas maneiras:<br />
1) fornecimento separado de volumoso e concentrado;<br />
2) dieta total ou ração total (forragem e concentrados misturados juntos).<br />
Ainda, após formulação, a dieta (total ou separada) pode ser ofertada sob duas<br />
formas (REIS et al., 2009):<br />
1) individualmente: quando da utilização de canzis, baias individuais, sistema de<br />
confinamento tipo “tie stall”, entre outros;<br />
2) em grupos: quando da utilização de cochos ou pistas de alimentação coletivas,<br />
alimentação a pasto, sistemas de confinamento tipo “free stall”, entre outros.<br />
Dieta total<br />
A chamada dieta ou ração total (TMR, do inglês “Total Mixed Rations”) é um tipo de<br />
ração em que concentrado e forragem são misturados juntos e ofertados como alimento<br />
completo. A utilização da dieta total tem muitas vantagens sobre os métodos convencionais<br />
de fornecer concentrado na sala de ordenha e a forragem do lado de fora: as vacas variam<br />
muito em seu consumo voluntário de forragens, quando esta é fornecida à livre escolha. No<br />
entanto, na dieta total, cada bocado contém um balanço predeterminado de todos os<br />
nutrientes essenciais.<br />
O uso da dieta total permite à vaca consumir pequenas quantidades de uma refeição<br />
balanceada com mais frequência durante o dia, fornecendo um suprimento mais constante<br />
de nutrientes para os microrganismos ruminais, maior estabilidade do pH ruminal e<br />
337
Nutrição de vacas de alta produção<br />
eficiência de utilização da energia e proteína disponível no retículo-rúmen; há melhor<br />
controle do valor nutricional da dieta total, podendo ser formulada para completar as<br />
exigências de vacas para todos os nutrientes; uma larga variedade de alimentos pode ser<br />
utilizada nas dietas totais. Alimentos menos palatáveis podem ser diluídos e não ser<br />
selecionados pelos animais. A mudança dos ingredientes da dieta também é mais fácil de<br />
ser executada; vacas alimentadas com dieta total são hábeis em alcançar e manter maior<br />
consumo de MS após o parto, a dieta total pode ser usada em qualquer sistema de manejo,<br />
em praticamente todas as propriedades.<br />
Manejo em função do ciclo de produção<br />
Os efeitos da nutrição na produção de leite e na atividade reprodutiva de vacas<br />
leiteiras somente serão avaliadas, em sua potencialidade, se consideradas as relações entre<br />
a ingestão de alimentos, condição corporal, peso vivo e produção de leite dentro de um<br />
período equivalente ao intervalo entre dois partos, ou seja, um ciclo de lactação. Assim, o<br />
ciclo produtivo de uma vaca pode ser dividido em quatro fases distintas, sendo estas:<br />
período seco, início de lactação, meio de lactação e final de lactação (Figura 19.1).<br />
Figura 19.1 Ciclo produtivo de vacas leiteiras<br />
338
Gonçalves & Zambom<br />
No entanto, dentro das fases do ciclo produtivo, está compreendido o período de<br />
transição o qual equivale ao período de tempo entre as três semanas pré-parto e três<br />
semanas pós-parto (NRC, 2001; HEAD; GULAY, 2001). Recomenda-se que neste período<br />
as rações sejam formuladas com os mesmos ingredientes que serão usados para formular a<br />
ração de lactação. Isto permite uma adaptação da população microbiana, o que pode levar<br />
de três a quatro semanas, além de aumentar a produção de ácidos graxos voláteis (AGV),<br />
estimulando o crescimento das papilas ruminais, e assim, aumentando a absorção dos AGV<br />
produzidos quando houver maior fornecimento de grãos.<br />
O final da gestação é um período de transição metabólica, no entanto, estas mudanças<br />
não ocorrem abruptamente e sim, gradualmente, pelo período de transição. Envolvendo<br />
alterações no fígado, tecido adiposo, músculo esquelético, e ação de muitos hormônios que<br />
estão envolvidos na lactogênese e manutenção da lactação (HEAD; GULAY, 2001).<br />
A maximização da ingestão durante o período de transição é fundamental para<br />
aumentar o suprimento de energia, de proteína e de AGV no rúmen, evitando a mobilização<br />
de tecidos corporais e minimizando a possibilidade da ocorrência de doenças metabólicas<br />
(HEAD; GULAY, 2001). A baixa ingestão no período pré-parto é devido à limitada<br />
capacidade de ingestão, pois é no terço final da gestação que ocorre o maior crescimento<br />
fetal, o que leva a uma redução no volume do rúmen, devido á compressão pelo útero,<br />
podendo acarretar em reduções, para vacas, de 25% a 35% do consumo (Drackley, 1999).<br />
No entanto, esta redução pode chegar a valores superiores para cabras em início de<br />
lactação. Zambom et al. (2005) avaliando o ciclo produtivo de cabras Saanen em lactação<br />
observaram uma redução de 67,45% na ingestão de matéria seca, em relação à fase inicial<br />
de lactação.<br />
De acordo com Head e Gulay (2001), a ingestão de matéria seca um dia antes da<br />
parição foi correlacionado (r=0,54) ao consumo 21 dias após a parição. O consumo de<br />
alimentos no pré-parto define o estágio de lactação. Portanto, há a necessidade de<br />
maximizar o consumo de matéria seca, neste período. Normalmente, utiliza-se para este fim,<br />
dieta com alto nível de concentrado; utilizando uma ração com altas quantidades de grãos<br />
de milho (elevado teor de amido), o qual produz grande quantidade de ácido láctico e<br />
consequentemente, diminuição do pH ruminal e queda na produção de leite. Desse modo, é<br />
necessária a utilização de uma ração com alto valor energético, mas que proporcione uma<br />
adequada manutenção da fermentação. Assim, a utilização de alimentos com altos teores<br />
de carboidratos estruturais digestíveis (pectina e hemicelulose), como por exemplo, casca<br />
do grão de soja e polpa de citrus peletizada, podem ser utilizadas com o objetivo de evitar a<br />
produção excessiva de ácido láctico, diminuição de pH e assim manter a produção de leite,<br />
garantindo maior produção na lactação total.<br />
339
Nutrição de vacas de alta produção<br />
O início de lactação é uma fase que requer muitos cuidados, principalmente quanto a<br />
ingestão de alimentos, pois segundo Economides e Louca (1987), existe uma boa<br />
correlação (r=0,81) entre a produção total na lactação e os dias de maior produção no início<br />
de lactação.<br />
A redução no consumo causa uma queda no nível de glicose sanguínea, o que<br />
provoca um aumento na lipólise e redução da lipogênese no tecido adiposo. A redução da<br />
lipogênese pode ocorrer em torno de duas semanas antes da parição, e isto leva à liberação<br />
de ácidos graxos não esterificados (AGNE) no sangue. Estes ácidos podem ser retirados do<br />
sangue pela glândula mamária, fígado e outros órgãos. No fígado, os AGNE podem ser<br />
completamente oxidados para produção de energia, parcialmente oxidados para produzir<br />
corpos cetônicos ou esterificados a glicerol e estocados como triacilgliceróis (TG). Em vacas<br />
contendo no sangue altas concentrações de AGNE, baixas concentrações de insulina e de<br />
glicose, o estrogênio pode causar o aumento da esterificação de AGNE em TG no fígado.<br />
Então, maior ingestão de matéria seca durante o período do pré-parto, favorece a uma<br />
menor acumulação de TG no fígado, assim, reduz a predisposição a doenças metabólicas<br />
(HEAD; GULAY, 2001).<br />
O principal objetivo na implantação de um manejo nutricional diferenciado no período<br />
de transição é maximizar o consumo de alimentos no pós-parto, fornecendo ao animal<br />
condições para aumentar a produção de leite. Assim, o pico de produção tende a ser maior,<br />
além de haver uniformidade na produção, maior persistência de lactação e<br />
consequentemente maior produção de leite na lactação.<br />
A vaca ao parir deve estar em condição corporal próxima de 3,5 e, no máximo 4,0<br />
pontos. Esta condição corporal pode ser considerada ideal para as vacas de alta produção,<br />
muitas vezes alcançando pico de 35 a 40 litros/dia, com 4 a 6 semanas de lactação,<br />
enquanto o pico de ingestão de alimento (matéria seca) somente é atingido por volta 70 a<br />
120 dias (CHILLIARD et al., 1983; NRC, 2001), porém, com uma grande variabilidade<br />
(HODEN; GIGER, 1984). No entanto, o dia de pico de lactação é influenciado muito pelo<br />
nível energético da dieta, sendo que dietas com maiores teores de energia proporcionam<br />
maior taxa de produção até o pico, pico mais tardio, maior produção no pico e assim, maior<br />
produção de leite ao longo do ciclo produtivo (ZAMBOM et al., 2005).<br />
A produção de leite tem uma taxa de crescimento superior a taxa de crescimento da<br />
ingestão de matéria seca, atingindo o pico de lactação antes do pico de ingestão de matéria<br />
seca, mesmo em dietas de alta qualidade. Assim, os nutrientes ingeridos pela vaca são<br />
insuficientes para atender suas necessidades, desta forma a vaca perde peso. A perda de<br />
peso vivo da vaca no início da lactação está intimamente ligada com a capacidade individual<br />
de produção, uma vez que o animal mobiliza as suas reservas corporais para alcançar o seu<br />
340
Gonçalves & Zambom<br />
potencial de produção, resultando em perdas de peso consideráveis (Tabela 19.1). Assim, a<br />
fase mais crítica na vida da vaca leiteira, situa-se nos primeiros 21 dias de lactação,<br />
principalmente, tratando-se de vacas de alta produção (CHILLIARD et al., 1983).<br />
A perda de peso vivo, traduzida na forma de pontuação da condição corporal da vaca<br />
leiteira, não deve exceder a 1,25 pontos, entre o parto e 30 dias de lactação (SNIFFEN;<br />
FERGUNSON, 1991). Portanto, a pontuação mínima de 2,25 a 2,5 pontos, nesta fase é a<br />
chave mestra para a manutenção da atividade ovariana e de altos níveis de produção de<br />
leite (HEINRICHS; O'CONNOR,1991).<br />
Tabela 19.1 Variação de peso vivo da vaca leiteira no início da lactação em função de sua<br />
produção máxima no pico de lactação<br />
Produção de leite no pico (kg dia -1 )<br />
Adaptado de INRA (1978)<br />
Perda de peso vivo (kg)<br />
20 15<br />
25 12-20<br />
30 35<br />
35 50<br />
40 70<br />
A forragem predominante na alimentação da vaca seca entra em menor proporção,<br />
na relação forragem-concentrado, no início da lactação, na dependência do nível de<br />
produção de leite.<br />
Admite-se que, na alocação dos nutrientes, a prioridade segue a ordem: mantença -<br />
gestação - produção de leite - reservas corporais. Todavia, a prioridade entre produção de<br />
leite e reservas corporais na partição da energia da dieta pode variar em função do potencial<br />
produtivo do animal, do seu estágio de lactação e do seu estado corporal ao parto (ASSIS,<br />
1982). Segundo Bines e Hart (1978), em vacas de alta produção e no início da lactação<br />
existe maior prioridade para síntese de leite do que de reserva corporal, enquanto em vaca<br />
de baixa produção e no final da lactação a situação se inverte. Haresign (1980) sugere que<br />
vacas com baixa condição corporal ao parto alterem o mecanismo de partição de nutrientes<br />
no início da lactação, dando prioridade ao restabelecimento das reservas corporais, em<br />
detrimento da produção de leite potencial. Desta forma, o pico de produção de leite, deste<br />
animal, vai ser muito aquém do seu potencial genético. Uma vaca pode deixar de produzir,<br />
em função de sua condição corporal ao parto, se multiplicar o valor da produção de leite<br />
obtida no pico da lactação pelo índice 230 (para vaca) e 250 (para novilhas), teremos assim<br />
341
Nutrição de vacas de alta produção<br />
o potencial de produção do animal, que ao ser comparado com a produção real obtida no<br />
final da lactação, nos dá o quanto é devido a condição corporal (SOBERANES, 1989).<br />
Manejo nutricional durante a lactação<br />
A exigência da vaca leiteira varia em função da fase de lactação, assim as<br />
recomendações são diferentes entre estas. Abaixo (Tabela 19.2) estão apresentadas as<br />
exigências nutricionais de vacas da raça holandesa em diferentes fases do seu ciclo<br />
produtivo (NRC, 2001).<br />
Tabela 19.2 Exigências nutricionais para vacas da raça holandesa em diferentes fases do<br />
seu ciclo produtivo<br />
Item ou Nutriente<br />
Vaca seca<br />
----------------------------------<br />
Vaca em lactação<br />
-------------------------------------------------------------<br />
60-20 pré 20 - parto Recém Início Meio Fim<br />
Peso vivo (kg) 680,00 680,00 680,00 680,00 680,00 680,00<br />
Ingestão de MS (kg) 14,50 10,00 15,50 30,00 23,50 20,50<br />
Produção Leite (kg) - - 35,00 54,00 35,00 25,00<br />
PB (%) 9,90 12,40 19,50 16,70 15,20 14,10<br />
PDR (%) 7,70 9,60 10,50 9,80 9,70 9,50<br />
PNDR (%) 2,20 2,80 9,00 6,90 5,50 4,60<br />
Proteína Metabolizável 6,00 8,00 13,80 11,60 10,20 9,20<br />
ELl (Mcal/ kg MS) 1,32 1,52 2,22* 1,61 1,47 1,36<br />
FDN (%) 40,00 35,00 30,00 28,00 30,00 32,00<br />
FDA (%) 30,00 25,00 21,00 18,00 21,00 24,00<br />
CNF (%) 30,00 34,00 35,00 38,00 35,00 32,00<br />
Cálcio (%) 0,44 0,48 0,79 0,60 0,61 0,62<br />
Fósforo (%) 0,22 0,26 0,42 0,38 0,35 0,32<br />
Magnésio (%) 0,11 0,20 0,29 0,21 0,19 0,18<br />
Cloro (%) 0,13 0,20 0,20 0,29 1,26 1,24<br />
Sódio (%) 0,10 0,14 0,34 0,22 0,23 0,22<br />
Potássio (%) 0,51 0,62 1,24 1,07 1,04 1,07<br />
Enxofre (%) 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20<br />
Vitamina A (KUI) 58,00 60,60 75,00 75,00 75,00 75,00<br />
Vitamina D (KUI) 11,70 12,10 21,00 21,00 21,00 21,00<br />
Vitamina E (UI) 1168,00 1211,00 545,00 545,00 545,00 545,00<br />
Fonte: Adaptado do NRC (2001)<br />
* Estas vacas irão perder peso (valores acima de 1,80 Mcal/kg não podem ser alcançados)<br />
** Exigências de microelementos minerais (expressos em ppm): Cobalto 0,11, Cobre 10 a 16,<br />
Iodo 0,3 a 0,4, Ferro 13 a 30, Manganês 14 a 24, Selênio 0,30 e Zinco 22 a 70.<br />
342
Gonçalves & Zambom<br />
A eficiente utilização dos alimentos pelos animais depende de um suprimento<br />
adequado de energia. As causas de deficiência de energia podem estar associadas á baixa<br />
ingestão e/ou qualidade dos alimentos, resultado, principalmente, do alto teor de fibra ou<br />
baixo conteúdo de matéria seca no alimento.<br />
A máxima ingestão de alimentos após o parto é assegurada por dietas com altas<br />
concentrações energéticas, no entanto, o NRC (2001) sugere de 25% a 33% de fibra em<br />
detergente neutro (FDN) para vacas em lactação, no entanto 75% desta FDN devem ser<br />
provenientes de forragens. Assim, segue abaixo algumas considerações sobre o manejo<br />
alimentar de vacas leiteiras:<br />
<br />
<br />
<br />
em sistemas de semi-confinamento, além da silagem como forragem as vacas,<br />
poderão ter acesso as pastagens, principalmente após a ordenha da manhã e entre<br />
a ordenha da tarde e a da manhã do dia seguinte. As forragens de melhor qualidade<br />
(silagens, feno, pastagens) deverão ser destinadas, prioritariamente, as vacas no<br />
início da lactação;<br />
a complementação forrageira deverá ser à base de ração concentrada, em função do<br />
nível de produção de leite e das condições corporais. Sempre que possível fornecer<br />
às vacas Ração Total Misturada (RTM), onde todos os alimentos (concentrados<br />
como grãos de cereais, sementes de oleaginosas, farelos ou tortas, resíduos<br />
agroindustriais, feno, silagem, minerais, vitaminas e aditivos, se necessário), são<br />
cuidadosamente misturados, o que assegura um fornecimento mais constante de<br />
elementos nutritivos às bactérias do rúmen, além de evitar flutuações indesejáveis do<br />
pH do rúmen;<br />
para as vacas de alta produção, nos primeiros 70 dias de lactação, pode-se fornecer<br />
até 65% de matéria seca da dieta total a ingerir em 24 horas, em ração concentrada,<br />
desde que a forragem não seja unicamente silagem de milho. Nestes casos, limitar o<br />
fornecimento de concentrado à 55% do total da dieta. Na sequência da lactação e<br />
em função do nível de produção, a relação forragem + concentrado vai se alterando.<br />
Recomenda-se, também adicionar no concentrado substâncias tamponantes do<br />
rúmen. A taxa de produção de saliva varia durante um mesmo dia. A taxa de<br />
secreção durante a fase de ingestão é de 2 a 3 vezes mais elevado que durante a<br />
fase de repouso, e em torno de 3,5 vezes mais elevado durante a fase de ruminação<br />
que durante a fase de repouso (CPAQ, 1987). A saliva contém a maioria dos sais e<br />
mais de 70% dos fluídos que entram no rúmen. E como o rúmen é um sistema fluido<br />
(83% - 90% de água) parece evidente que a saliva contribui de forma significativa<br />
343
Nutrição de vacas de alta produção<br />
para a digestão microbiana no rúmen. A saliva é uma fonte muito importante de<br />
tampão ruminal;<br />
a ração concentrada deverá ser aumentada, no pós-parto, de forma gradativa até 10<br />
dias de lactação. O desafio do fornecimento de concentrado permite obter um pico<br />
de lactação maior, pois é nesta fase que a vaca pode responder melhor a<br />
suplementação concentrada; o ideal é que a adaptação aos novos alimentos seja<br />
iniciada no final do período seco, visando assim, um melhor funcionamento do<br />
rúmen, com menor incidência de distúrbios metabólicos no inicio de lactação;<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
considerar sempre que cochos que permanecem vazios por mais de 4 horas num dia<br />
reduzem o consumo. Dar forragens acima (em torno de 10%) do que as vacas<br />
podem comer;<br />
o ideal é que o arraçoamento seja realizado por categorias, sendo o rebanho dividido<br />
no mínimo em: animais até o pico de lactação, animais em início de lactação (até<br />
100 dias de lactação), animais no meio de lactação (101 a 200 dias de lactação),<br />
animais em final de lactação e animais secos (sendo ainda subdivido em dois grupos<br />
- início do período seco (da secagem até 20 dias antes do parto) e final do período<br />
seco (3 semanas antes do parto);<br />
o ajuste da dieta deverá ser feito quinzenalmente, ou no mínimo uma vez por mês;<br />
aqueles animais que apresentarem-se nas fases de início e meio da lactação, com<br />
condição corporal abaixo da pontuação 2,5 terão um abono e receberão uma<br />
suplementação energética (podendo ser ração concentrada, cereais, resíduos da<br />
agroindústria ou uma fonte de gordura protegida - sementes de oleaginosas ou<br />
gordura protegida comercial) a mais até que alcancem uma pontuação ideal (3,0 a<br />
3,5 pontos);<br />
a administração de suplemento vitamínico mineral deverá ser fornecida juntamente<br />
com a ração concentrada e complementado em cochos cobertos localizados em<br />
lugares estratégicos;<br />
a água deverá ficar próxima do local de alimentação, ser limpa e o bebedouro de<br />
fácil higienização;<br />
deve-se assegurar um nível mínimo de ingestão de fibra. O NRC (2001) sugere de<br />
25% a 33% de fibra em detergente neutro (FDN), com no mínio 75% deste FDN<br />
oriundo de forragem. Um nível máximo de 65% de concentrado, com base na<br />
matéria seca da ração total (forragem + concentrado) respeitará este nível.<br />
344
Gonçalves & Zambom<br />
A vaca na fase final de lactação, deverá receber quantidades limitadas de<br />
suplementos às forragens a fim de atender suas necessidades de mantença, produção e a<br />
recuperação do peso perdido no início da lactação. É o momento ideal de fornecer os fenos<br />
de qualidades inferiores, enquanto que os bons fenos devem ser distribuídos principalmente<br />
no início da lactação e não de uma maneira uniforme a todas as vacas. A vaca, no momento<br />
da secagem já deve ter alcançado uma condição corporal igual ou superior a 3,0 pontos.<br />
Ao se aproximar o período seco, próximo aos 65 dias antes do parto é eliminado toda<br />
a ração concentrada, diminuindo pela metade o fornecimento de silagem de milho e<br />
limitando também, o consumo de forragens a 1,5 kg de MS por 100 kg de PV (5 kg de feno<br />
para uma vaca de 600 kg) que propicia a ingestão de elementos nutritivos ao nível das<br />
necessidades da vaca seca e ajudará na secagem do leite.<br />
Aos 60 dias, sempre antes do parto, é feita a secagem do animal. As vacas que<br />
estiverem produzindo por volta de 6 ou mais litros de leite por dia, e as vacas com<br />
antecedentes de mastite, devem, no momento da secagem receber, em cada quarto, uma<br />
solução de antibiótico específico para vacas secas, com liberação por várias semanas. Na<br />
maioria das vezes, a secagem pode ser efetuada sem a necessidade do uso de antibiótico.<br />
Todavia, alguns dias após a secagem, cada quarto do úbere deve ser examinado. O fato de<br />
interromper momentaneamente a água durante um dia, quando possível, ajuda muito na<br />
cessação da produção de leite das vacas de alto potencial, as quais ainda podem estar<br />
produzindo mais de 20 kg no momento da secagem.<br />
Ajuste da dieta<br />
O balanceamento de dietas baseadas na relação volumoso:concentrado (V:C) com a<br />
finalidade de balancear os carboidratos estruturais e não estruturais tem por objetivo<br />
propiciar uma combinação de fontes de alimentos que resultarão num contínuo suprimento<br />
de carboidratos fermentáveis após a ingestão. Os alimentos são rotineiramente analisados<br />
para os teores de fibra em detergente neutro (FDN) que, de uma forma acurada, quantifica<br />
os principais componentes da parede celular (celulose, hemiceluloses e lignina). Por meio<br />
da fórmula de Sniffen et al. (1992), obtém-se o valor de carboidratos não fibrosos:<br />
CNF (%) = 100 - (PB + FDN + EE + Cinzas) (01)<br />
Na maioria dos alimentos/dietas, o amido representa a maior parte dos CNF, sendo<br />
incluído nos parâmetros a serem avaliados em uma formulação. Outros representantes do<br />
CNF são açúcares solúveis em água (CSA), pectina e glucanos, mas são os açúcares e o<br />
amido os componentes com maior impacto na função retículo-ruminal. Uma vez que os<br />
345
Nutrição de vacas de alta produção<br />
teores de FDN e de CNF dos alimentos são conhecidos, as rações podem ser balanceadas<br />
usando-se os níveis estabelecidos para cada um deles.<br />
Existem fatores que interferem na ingestão de matéria seca da dieta que são:<br />
O efeito das dietas no enchimento do rúmen<br />
Fermentabilidade ruminal das dietas<br />
Gordura insaturada que chega ao intestino<br />
Outros nutrientes que limitam a produção de leite<br />
Nesses casos o teor de FDN da dieta é muito importante por estar muito ligado a<br />
esses fatores. O objetivo de formular dietas com base nos carboidratos é obter um baixo<br />
enchimento ruminal, dietas altamente fermentáveis que resultam em uma fermentação<br />
ruminal consistente ao longo do tempo.<br />
O teor de FDN pode ser eficientemente utilizado para definir os limites inferiores de<br />
relação V:C, quando misturas contendo forragens longas ou grosseiramente picadas são<br />
fornecidas. Porém, quando são utilizadas forragens finamente picadas ou fontes de fibra não<br />
forrageira, o teor de FDN é menos adequado (MERTENS, 1997).<br />
Recomendações gerais de FDN dietético apontam para um nível ótimo (que<br />
maximiza a ingestão de energia pelas vacas no início da lactação) entre 25% a 35% da MS.<br />
O nível de FDN dentro desse intervalo está na dependência da vaca ou grupo de vacas, dos<br />
alimentos disponíveis e do sistema de alimentação adotado. A Figura 19.2 ilustra os fatores<br />
primários que afetam a concentração ótima de FDN da dieta ou ração total, e que serão<br />
interpretados em seguida.<br />
Considerações finais<br />
Os diferentes fatores acima são importantes na formulação das dietas para<br />
maximizar o consumo de energia e a produção da proteína microbiana. As dietas devem ser<br />
formuladas avaliando a resposta da vaca às alterações na dieta e ajustando a dieta com<br />
base nesta resposta (produção de leite, escore corporal).<br />
Para um manejo adequado na lactação, deve-se levar em consideração a condição<br />
corporal, fase da lactação e a produção de leite. O rebanho deve ter o fornecimento de<br />
alimentos contendo níveis de proteínas não degradáveis no rúmen, compatíveis com cada<br />
fase da lactação. Deverá ainda dobrar os cuidados com as vacas de alta produção,<br />
sobretudo no período pré e pós-parto, onde reside a maioria dos problemas metabólicos e<br />
346
Gonçalves & Zambom<br />
sanitários, decorrentes de erros de manejo alimentar e nutricional, como acetonemia, febre<br />
do leite, retenção de placenta, mastite, entre outros.<br />
Figura 19.2 Concentrações dietéticas de FDN na ração total e<br />
procedimento nutricional a ser tomado nas diferentes situações de<br />
balanceamento e alimentação.<br />
Fonte: Adaptado de Allen (1995) e Gomes et al. (2007)<br />
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348
Capítulo 20<br />
Avaliação de carcaças bovinas<br />
Ana Maria Bridi<br />
Ana Paula de Souza Fortaleza<br />
Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Agrárias,Departamento de Zootecnia. Rodovia Celso<br />
Garcia Cid (PR 445), Km 380 Campus Universitário, Londrina, PR<br />
A população bovina no Brasil é de aproximadamente 209 milhões de cabeças (IBGE,<br />
2014), quantidade que representa mais que o dobro da população de bovinos nos Estados<br />
Unidos, que é de aproximadamente 87,7 milhões de cabeças. Entretanto, a produção de<br />
carne brasileira é 36% inferior à norte americana e fatores como a baixa taxa de natalidade,<br />
idade avançada ao abate (em torno de 3,5 anos) e carcaças com conformação inferior<br />
contribuem para a menor eficiência de produção em nosso país.<br />
Em 2013 o Brasil, maior exportador mundial de carne bovina, exportou 1,183 milhões<br />
de toneladas de carne in natura, principalmente para países como Rússia, Hong Kong,<br />
Egito, Venezuela e Chile (ABIEC, 2014). Apesar do grande volume de carne exportada, a<br />
maior parte da produção brasileira, aproximadamente 87,6% é destinada ao consumo<br />
interno (Contini et al., 2013). O consumo per capita apresentou aumento de 2% entre os<br />
anos de 2012 e 2013 e estima-se que neste ano o consumo tenha sido de 40 kg/pessoa/ano<br />
(ABIEC, 2013).<br />
Para atender tanto as demandas quanto as exigências externas e internas é preciso<br />
melhorar continuamente a qualidade das carcaças e da carne bovina produzida. Neste<br />
contexto, a avaliação das características de carcaça dos bovinos abatidos é uma ferramenta<br />
importante para avaliar se o país está ou não se adequando às exigências, não só dos<br />
países importadores, mas também dos consumidores brasileiros que, a cada dia, exigem<br />
carne de melhor qualidade.<br />
No Brasil, os parâmetros utilizados para classificação de carcaças, segundo a<br />
Instrução Normativa N o 9 de 4 de maio de 2004 do Ministério da Agricultura, Pecuária e<br />
Abastecimento (Brasil, 2004) são: classe sexual, idade, peso da carcaça quente e a<br />
avaliação subjetiva do grau de acabamento. Entretanto, outras medidas podem ser<br />
utilizadas na avaliação das carcaças bovinas, como: conformação, quantidade de gordura
Avaliação de carcaças bovinas<br />
interna, espessura de gordura, área de olho de lombo, rendimento de cortes, grau de<br />
marmoreio e cor da carne.<br />
A classe sexual (Tabela 20.1) é importante para a determinação da qualidade da<br />
carcaça. Devido ao dimorfismo sexual, a deposição dos tecidos é diferente entre machos,<br />
machos castrados e fêmeas. A taxa anabólica de deposição de tecido muscular é superior<br />
nos machos em relação às fêmeas e a deposição de tecido adiposo é mais tardia.<br />
Consequentemente, ao abate em idades semelhantes, as fêmeas apresentarão maior<br />
quantidade de tecido adiposo em relação aos machos. Para os bovinos castrados, a taxa de<br />
deposição do tecido adiposo é intermediária em relação a essas duas classes sexuais.<br />
Tabela 20.1 Classes sexuais utilizadas para tipificar carcaças bovinas no Brasil, União<br />
Européia e Estados Unidos da América<br />
Brasil União Européia Estados Unidos da América<br />
Macho inteiro<br />
Macho jovem sem castrar<br />
(menos 2 anos)<br />
Machos inteiros jovens<br />
Macho castrado Outros machos sem castrar Novilhos<br />
Novilha Machos castrados Machos castrados<br />
Vaca de descarte Novilhas Novilhas<br />
Outras fêmeas<br />
Vacas<br />
Usualmente, a classe sexual é determinada por meio do exame dos caracteres<br />
sexuais primários, no entanto, a avaliação das carcaças também permite a determinação do<br />
sexo (Figura 20.1). Carcaças de machos possuem ligamento suspensor do pênis, o músculo<br />
grácil é menor e mais circular que nas fêmeas e a tuberosidade púbica se apresenta mais<br />
desenvolvida e curvada. Já as carcaças de fêmeas apresentam a cavidade pélvica mais<br />
desenvolvida e gordura na região do úbere mais suave.<br />
A idade ao abate determina a proporção dos tecidos que compõe a carcaça, bem<br />
como, a qualidade da carne. De acordo com as curva de crescimento alométrico, o tecido<br />
ósseo se desenvolve mais precocemente, seguido pelo tecido muscular e finalmente pelo<br />
tecido adiposo. Desta maneira, a proporção de músculo na carcaça aumenta com o<br />
incremento do peso corporal do animal, durante o período anterior ao acúmulo rápido de<br />
gordura, para depois diminuir na fase de terminação, onde há aumento da proporção de<br />
tecido adiposo.<br />
350
Bridi & Fortaleza<br />
351
Avaliação de carcaças bovinas<br />
A maciez da carne também é influenciada pela idade dos animais. Com o avançar da<br />
idade há aumento do número de ligações cruzadas intra e intermoleculares de<br />
tropocolágeno, molécula que compõe as fibrilas do colágeno. Essas ligações, chamadas de<br />
piridinolina, conferem maior estabilidade à molécula, mas em contrapartida, aumentam a<br />
insolubilidade do colágeno tornando a carne mais dura.<br />
A maturidade (idade) pode ser estimada pela avaliação da dentição, observando-se a<br />
presença de dentes incisivos permanentes (Figura 20.2).<br />
Animal zero dente<br />
Sem queda das pinças da<br />
primeira dentição<br />
Animal dois dentes<br />
Dois dentes definitivos<br />
(pinças) sem queda dos<br />
primeiros médios<br />
Animal quatro dentes<br />
Quatro dentes definitivos<br />
(pinças e primeiros médios)<br />
sem queda dos segundos<br />
médios<br />
Menos de 24 meses<br />
Animal seis dentes<br />
Seis dentes definitivos<br />
(pinças, primeiros médios e<br />
segundos médios) sem<br />
queda dos cantos<br />
20 a 24 meses zebuínos<br />
18 a 24 meses taurinos<br />
Animal oito dentes<br />
Oito dentes incisivos<br />
definitivos<br />
30 a 36 meses Zebuínos<br />
24 a 31 meses taurinos<br />
Desgaste dos dentes<br />
Incisivos<br />
42 a 48 meses zebuínos<br />
32 a 43 taurinos<br />
52 a 60 meses zebuínos<br />
36 a 56 taurinos<br />
Bovinos com mais de 6 anos<br />
Figura 20.2 Estimativa da idade dos bovinos através da avaliação dos dentes incisivos.<br />
A maturidade dos bovinos também pode ser estimada pelo tamanho, formato, grau<br />
de ossificação das cartilagens e pela cor e textura da carne do longissimus dorsi<br />
(Tabela 20.2). Animais jovens possuem cartilagem no topo de cada osso da coluna vertebral<br />
e nos discos intervertebrais, as quais durante o desenvolvimento vão gradualmente<br />
ossificando. O processo se inicia pelas vértebras sacrais, passando pelas lombares e<br />
finalizando nas torácicas. O formato dos ossos também se modifica com o avançar da idade.<br />
352
Bridi & Fortaleza<br />
Os ossos de animais jovens são porosos e macios, a cartilagem apresenta coloração<br />
perolada, as costelas são estreitas, a medula vermelha e as vértebras sacrais apresentam<br />
separação distinta.<br />
Em relação ao tecido muscular, em animais jovens sua coloração é vermelha clara<br />
com textura fina. Textura mais grosseira e coloração mais escura são características do<br />
tecido muscular de animais mais velhos.<br />
O peso de carcaça, outro parâmetro para classificação das carcaças no Brasil, deve<br />
ser verificado na carcaça quente. De acordo com Brasil (2004), entende-se por carcaça o<br />
animal abatido, sangrado, esfolado, eviscerado, desprovido de cabeça (separada entre o<br />
osso occipital e atlas), patas (seccionadas à altura das articulações carpo-metacarpiana),<br />
rabada, órgãos genitais externos, gordura perirrenal e inguinal, ferida de sangria, medula<br />
espinhal, diafragma e seus pilares.<br />
A conformação indica a distribuição e a proporção de diferentes partes que compõem<br />
a carcaça, indicando o desenvolvimento do animal e a proporção dos tecidos musculares e<br />
adiposo em relação ao tamanho do esqueleto. Pode ser determinada de maneira objetiva,<br />
através de medidas na carcaça, ou subjetivamente por meio de uma escala de pontuação<br />
baseada em padrões fotográficos.<br />
A análise subjetiva da conformação classifica as carcaças em convexa, sub-convexa,<br />
retilínea, sub-retilínea e côncava. A União Européia utiliza uma escala de seis pontos:<br />
Superior (S), Excelente (E), Muito Boa (U), Boa (R), Mediana (O) e Ruim (P), sendo que<br />
cada categoria pode ser subdividida em três (E-, E, E+), totalizando 18 classes<br />
(Figura 20.3).<br />
353
Avaliação de carcaças bovinas<br />
354
Bridi & Fortaleza<br />
355
Avaliação de carcaças bovinas<br />
As raças zebuínas, extremamente difundidas no Brasil em virtude da adaptabilidade<br />
às condições tropicais, apresentam conformação mediana de carcaça. No entanto, de<br />
acordo com Warris (2000) o melhoramento genético tem sido direcionado para obtenção de<br />
animais de melhor conformação, apresentando maior espessura de carne, músculos mais<br />
definidos e maior produção de carne magra.<br />
A conformação da carcaça pode ser objetivamente avaliada através de medidas<br />
morfológicas como: comprimento de carcaça, profundidade da carcaça, espessura,<br />
comprimento e perímetro de coxão, área do músculo longissimus dorsi e proporção de<br />
carne, gordura e osso na carcaça (Figura 20.4).<br />
O grau de acabamento é determinado de acordo com a distribuição e espessura da<br />
gordura subcutânea, e é dividido em cinco classes: magra (1 = ausência total de gordura),<br />
escassa (2 = cobertura de gordura de 1 a 3 mm), mediana (3 = cobertura de gordura de 3 a<br />
6 mm), uniforme (4 = camada de 6 a 10 mm de gordura) e excessiva (5 = espessura de<br />
gordura superior a 10 mm). Cada classe pode ser subdividida em três (uniforme -, uniforme<br />
e uniforme +), totalizando 15 classes (Figura 20.5).<br />
Baixo grau de acabamento na carcaça pode provocar, durante o resfriamento, maior<br />
perda de peso da carcaça (desidratação), escurecimento da carne e o encurtamento celular<br />
(sarcômeros), resultando em carne mais dura. Por outro lado o excesso de gordura, além de<br />
indesejável nutricionalmente, diminui o rendimento da porção comestível e ocasiona maior<br />
refile para posterior comercialização, aumentando o custo operacional e desperdícios.<br />
Assim, carcaças classificadas com grau de acabamento entre 3 e 4, ou seja com espessura<br />
de gordura subcutânea variando de 3 a 10 mm, são as mais indicadas.<br />
A avaliação objetiva da quantidade de gordura de cobertura (subcutânea) pode ser<br />
realizada na carcaça resfriada, entre a 12ª e 13ª costela, a três quartos do comprimento do<br />
lombo a partir do osso.<br />
A gordura intramuscular (marmoreio) garante à carne maior suculência, aroma, sabor<br />
e maciez. Também confere valor nutritivo, como fonte de energia, de ácidos graxos<br />
essenciais e de vitaminas lipossolúveis. A quantidade de gordura intramuscular é verificada<br />
com o auxílio de um padrão fotográfico (Figura 20.6). Compara-se a amostra com o padrão,<br />
atribuindo-lhe uma nota.<br />
356
Bridi & Fortaleza<br />
Comprimento de carcaça<br />
Largura da carcaça<br />
Corresponde à<br />
distância do bordo<br />
anterior do osso púbis<br />
ao bordo cranial<br />
medial da primeira<br />
costela<br />
Representa a distância<br />
do bordo inferior do<br />
esterno ao bordo<br />
inferior do canal<br />
medular entre a quinta<br />
e sexta vértebra dorsal.<br />
Comprimento da perna<br />
Espessura e perímetro de coxão<br />
Corresponde à<br />
distância entre o ponto<br />
médio da articulação<br />
tarso-metatarsiana e o<br />
bordo anterior da<br />
sínfese isquio-pubiano<br />
Espessura do coxão:<br />
distância entre as faces<br />
lateral e medial da porção<br />
superior do coxão<br />
Perímetro do coxão:<br />
O perímetro máximo da<br />
perna é medido passando<br />
pela estrela<br />
Área de olho de lombo<br />
Porcentagem de carne, gordura<br />
e osso<br />
• Dissecação da 9 a , 10 a e 11 a<br />
costelas (Hankins e Howe, 1946)<br />
• Avaliado entre a 12 a e 13 a costela<br />
• Dissecação da 10 a , 11 a e 12 ª<br />
costelas (Adaptação de Muller et<br />
al., 1973)<br />
• Dissecação da 6 a costela (Robelin<br />
et al, 1975)<br />
Figura 20.4 Medidas objetivas para avaliação da conformação de carcaças bovinas.<br />
357
Avaliação de carcaças bovinas<br />
358
Bridi & Fortaleza<br />
Aferir o pH da carne de bovinos, 24 horas após o abate, é de suma importância.<br />
Animais que sofreram estresse ou jejum muito prolongado antes do abate, têm suas<br />
reservas de glicogênio muscular diminuídas e o pH irá permanecer, após 24 horas do abate,<br />
acima de 6,0. A carne desses animais irá apresentar uma anomalia conhecida como DFD<br />
(sigla do inglês Dark, Firm and Dry, que significa uma carne de cor escura, textura firme e<br />
que retém muita água no seu interior). Entre sexos, os machos inteiros apresentam maior<br />
incidência de DFD, porque são mais agitados no momento do abate.<br />
Quando o pH está em torno de 6,0 as proteínas miofibrilares ficam muito acima de<br />
seu ponto isoelétrico, o que aumenta o número de cargas negativas das proteínas. Assim, a<br />
água se liga às proteínas miofibrilares, aumentando a capacidade de retenção de água da<br />
carne. Por isso, a luz é pouco refletida dando a aparência escura à carne.<br />
A carne DFD é rejeitada pelo consumidor quando é vendida in natura devido a sua<br />
aparência. Também possui um prazo de validade menor porque seu pH é mais propício ao<br />
desenvolvimento de bactérias. Entretanto, ela é muito útil para a confecção de produtos<br />
cozidos, como salsichas e presuntos, por aumentar o rendimento tecnológico, perdendo<br />
menos água durante seu processamento.<br />
Considerações finais<br />
A avaliação das carcaças bovinas objetiva separa-las em grupos homogêneos, o que<br />
facilita a comercialização, tanto àquelas destinadas à exportação, como àquelas que serão<br />
disponibilizadas ao mercado interno. Neste contexto tanto o consumidor como o produtor se<br />
beneficiam. O consumidor por ter acesso às informações sobre a qualidade do produto que<br />
está adquirindo e o produtor pela possibilidade de ser melhor remunerado.<br />
Referências consultadas<br />
AMERICAN MEAT SCIENCE ASSOCIATION. Handbook Meat Evaluation. 2001. 161p.<br />
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS INDÚSTRIAS EXPORTADORAS DE CARNE. (ABIEC). 2013.<br />
Disponível em: < http://www.abiec.com.br/img/Upl/perfil-040613-800.jpg>. Acesso em: 30 jul. 2013.<br />
BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa de No 9 de 4<br />
maio de 2004. Sistema de Classificação de Bovinos.<br />
CONTINI, E.; PENA JÚNIOR, M.; VIEIRA, P. A. Seca norte-americana. Preços agrícolas e<br />
implicações para o Brasil. Revista de Política Agrícola. v. 22, n. 1. p. 85-97, 2013.<br />
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. (IBGE). 2014. Disponível em:<br />
<br />
Acesso em: 25. Jan. 2014.<br />
ESPANHA. Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino. La clasificación de canales de<br />
vacuno pesado: base legislativa y manual gráfico. 2008. 55 p.<br />
359
Avaliação de carcaças bovinas<br />
WARRISS, P.D. Meat Science: an introductory text. Wallingford, UK: CAB International, 2000.<br />
310p.<br />
360
ISBN: 978-85-68205-03-7