O papel da eficiência do uso de nutrientes na nutrição responsável de plantas

A Eficiência de Uso de Nutrientes (EUN) é um conceito crucial na agricultura moderna, desempenhando um papel fundamental no aumento do crescimento das plantas e na otimização da produtividade geral das culturas. Com o crescimento contínuo da população mundial, a demanda por produção de alimentos se intensifica, tornando imperativo que os agricultores adotem práticas agrícolas sustentáveis e eficientes.

Os nutrientes são essenciais para o crescimento, desenvolvimento e metabolismo das plantas. Desempenham papéis importantes em diversos processos fisiológicos, como fotossíntese, respiração, atividade enzimática, divisão celular, transdução de sinais e resposta ao estresse.

As plantas requerem diferentes quantidades e tipos de nutrientes, dependendo da espécie, do estágio de crescimento e das condições ambientais. Alguns nutrientes são necessários em grandes quantidades (macronutrientes), como nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K), etc. Outros são necessários em pequenas quantidades (micronutrientes), como ferro (Fe), zinco (Zn) e cobre (Cu), etc.

O que é eficiência de utilização de nutrientes?

Refere-se à capacidade de uma planta utilizar nutrientes de forma eficaz para seu crescimento e desenvolvimento. Em termos mais simples, é uma medida de quão eficientemente as plantas absorvem e utilizam elementos essenciais do solo, da água e do ar.

Sua utilização envolve minimizar as perdas e maximizar a absorção e utilização de nutrientes pelas plantas, contribuindo, em última análise, para um melhor desempenho das culturas. Pode ser expressa como a razão entre a biomassa ou produtividade da planta e a absorção ou aplicação de nutrientes.

Uma alta eficiência no uso de nutrientes (EUN) significa que as plantas produzem mais biomassa ou rendimento com menor absorção ou aporte de nutrientes, enquanto uma baixa EUN significa que as plantas necessitam de mais nutrientes para atingir o mesmo nível de crescimento ou produção.

Além disso, a NUE pode ser definida de diferentes maneiras, dependendo da pergunta feita e dos dados disponíveis. Alguns termos comuns usados para expressar a NUE são:

• Produtividade parcial dos fatores (PFP): a quantidade de rendimento da colheita por unidade de nutriente aplicado
• Eficiência agronômica (EA): o aumento na produtividade da cultura por unidade de nutriente aplicado
• Balanço parcial de nutrientes (PNB): a quantidade de nutrientes absorvidos por unidade de nutriente aplicado
• Eficiência de recuperação aparente (RE): a diferença na absorção de nutrientes entre culturas fertilizadas e não fertilizadas por unidade de nutriente aplicado
• Eficiência de utilização interna (EI): a quantidade de rendimento da colheita por unidade de absorção de nutrientes
• Eficiência fisiológica (EF): o aumento na produtividade da cultura por unidade de diferença na absorção de nutrientes entre culturas fertilizadas e não fertilizadas

Resposta global à sua importância

Segundo a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO), o consumo global de fertilizantes aumentou em mais de 5.000 toneladas desde 1961, atingindo mais de 200 milhões de toneladas de nutrientes em 2023. Isso contribuiu para um aumento significativo na produção agrícola e na disponibilidade de alimentos, mas também para uma grande perda de nutrientes para o meio ambiente.

Além disso, a FAO estima que apenas 42% de nitrogênio (N) e 15% de fósforo (P) aplicados como fertilizantes são absorvidos pelas culturas em todo o mundo, enquanto o restante é perdido por lixiviação, escoamento superficial, erosão, volatilização, desnitrificação ou imobilização.

Portanto, a FAO estabeleceu a meta de aumentar a eficiência de uso de nitrogênio (EUN) média global de 42% para 52% até 2030. Isso exigiria a redução do uso de fertilizantes nitrogenados em 20%, ao mesmo tempo em que se aumenta a absorção de nitrogênio pelas culturas em 10%. Da mesma forma, o Painel Científico sobre Nutrição Responsável de Plantas propôs uma visão para alcançar uma nutrição vegetal positiva para a natureza até 2050. Essa visão inclui cinco objetivos:

1. Reduzir pela metade o desperdício de nutrientes ao longo do sistema alimentar por meio do consumo responsável, aumento da reciclagem e melhores práticas de gestão.
2. A depleção de nutrientes do solo e a perda de carbono foram interrompidas, resultando em melhoria da saúde do solo e da matéria orgânica.
3. A aplicação de 75% reduz as perdas de nutrientes para os corpos d'água, prevenindo a eutrofização e a proliferação de algas.
4. A redução das emissões de óxido nitroso provenientes da agricultura, proporcionada pela 50%, contribui para a mitigação das emissões de gases de efeito estufa e das mudanças climáticas.
5. A produtividade e a qualidade das colheitas aumentaram com o uso do 50%, reforçando a segurança alimentar e a nutrição.

A eficiência de uso de nitrogênio (EUN) média global de cereais foi de 33%, de oleaginosas foi de 48%, de raízes e tubérculos foi de 62%, de leguminosas foi de 64%, de frutas foi de 66%, de hortaliças foi de 68% e de culturas de cana-de-açúcar foi de 69% em 2018/19.

Na China, um experimento participativo em larga escala envolvendo mais de 20 milhões de agricultores mostrou que a redução da aplicação de fertilizantes nitrogenados em uma média de 14% aumentou a produção de trigo em uma média de 10%, resultando em um aumento da Produtividade Parcial dos Fatores em uma média de 29%.

Enquanto isso, na Índia, um experimento de campo envolvendo diferentes variedades de arroz mostrou que a aplicação de manejo de nutrientes específico para cada local, baseado em análises de solo, aumentou a produtividade de grãos em uma média de 17%, a eficiência de recursos em uma média de 22% e a rentabilidade por balanço de nutrientes em uma média de 28%, em comparação com as práticas dos agricultores. .

De forma semelhante, no Quênia, um experimento de campo envolvendo diferentes sistemas de consórcio de milho e leguminosas mostrou que a aplicação de microdoses de fertilizante juntamente com adubo orgânico aumentou a produtividade de grãos em uma média de 79%, a eficiência agronômica em uma média de 86%, a eficiência de recursos em uma média de 51% e a rentabilidade por balanço de nutrientes em uma média de 50%, em comparação com o cultivo exclusivo sem fertilizante.

Esses exemplos demonstram o potencial de melhoria da eficiência do uso de nutrientes por meio de diversas estratégias e práticas que podem aumentar a produção agrícola, reduzindo as perdas de nutrientes e as emissões.

Qual a sua importância para o crescimento das plantas?

A eficiência no uso de nutrientes (EUN) é importante tanto por razões econômicas quanto ambientais, pois pode reduzir o custo da produção agrícola e o risco de perdas de nutrientes para o meio ambiente. No entanto, existem alguns aspectos importantes do crescimento vegetal que estão fortemente ligados à EUN.

1. Fotossíntese Aprimorada

Um dos principais fatores afetados pela EUN (Eficiência do Uso de Nutrientes) é a fotossíntese, o processo pelo qual as plantas convertem a energia luminosa em energia química. A fotossíntese depende da disponibilidade de nutrientes, especialmente nitrogênio (N), que é um componente essencial da clorofila, o pigmento que absorve a luz.

O nitrogênio (N) também desempenha um papel na síntese de aminoácidos, nucleotídeos e outras moléculas essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas. O fósforo é essencial para a transferência de energia, enquanto o potássio regula a abertura e o fechamento dos estômatos, influenciando a absorção de dióxido de carbono.

Portanto, a utilização eficiente de nutrientes impacta diretamente a taxa de fotossíntese, levando a um aumento na produção de energia para o crescimento das plantas.

2. Estrutura e função celular

Outro fator afetado é a estrutura e função celular, que determina como os nutrientes são absorvidos, transportados, armazenados e utilizados dentro das células vegetais. A estrutura e função celular dependem da disponibilidade de nutrientes, especialmente fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca) e magnésio (Mg), etc.

Por exemplo, o cálcio participa do desenvolvimento da parede celular, garantindo a integridade e a resistência das células. O magnésio é um componente essencial das moléculas de clorofila, que dão suporte à fotossíntese. Portanto, o uso eficiente de nutrientes garante o funcionamento adequado das células e dos tecidos, promovendo a saúde geral da planta.

3. Resistência ao Estresse e às Doenças

Um terceiro fator afetado é a resistência ao estresse e às doenças, que podem reduzir o crescimento e a produtividade das plantas ao afetar diversos processos fisiológicos e bioquímicos. O estresse e as doenças podem ser causados por vários fatores, como seca, salinidade, temperaturas extremas, deficiência ou toxicidade de nutrientes, pragas, patógenos, ervas daninhas, etc.

Portanto, o fornecimento adequado de nutrientes fortalece as plantas, tornando-as mais resistentes a estresses ambientais e doenças. Plantas bem nutridas conseguem suportar melhor condições adversas, como seca ou ataques de pragas. Além disso, plantas com uso eficiente de nutrientes apresentam maior tolerância ao estresse, contribuindo para um crescimento sustentado e maiores produtividades em circunstâncias desafiadoras.

Quais fatores o afetam e como controlá-los?

A eficiência no uso de nutrientes (EUN) na agricultura não é um conceito único e universal; pelo contrário, é influenciada por uma variedade de fatores que moldam de forma complexa a maneira como as plantas absorvem, utilizam e respondem aos nutrientes essenciais. Os fatores que a influenciam incluem as propriedades do solo, as condições climáticas, as espécies e variedades cultivadas, as práticas de manejo e as interações entre esses fatores.

1. Propriedades do solo

As propriedades do solo, como textura, estrutura, pH, matéria orgânica e atividade microbiana, têm um impacto significativo na eficiência do uso de nitrogênio (EUN). A textura e a estrutura do solo afetam a capacidade de retenção de água, aeração, drenagem e penetração das raízes.

Esses fatores influenciam a disponibilidade e a mobilidade de nutrientes na solução do solo e a absorção pelas raízes das plantas. Por exemplo, solos arenosos têm baixa capacidade de retenção de água e alto potencial de lixiviação, o que pode reduzir a eficiência de uso de nitrogênio (EUN) de nitrogênio (N) e potássio (K).

Os solos argilosos têm alta capacidade de retenção de água e baixa aeração, o que pode limitar a eficiência de uso de nitrogênio (EUN) de fósforo (P) e micronutrientes.

Além disso, o pH do solo afeta a solubilidade e a disponibilidade de nutrientes no solo. A maioria dos nutrientes está mais disponível em solos ligeiramente ácidos a neutros (pH 6-7), enquanto alguns micronutrientes, como ferro (Fe), manganês (Mn), zinco (Zn) e cobre (Cu), estão mais disponíveis em solos ácidos (pH < 6).

A matéria orgânica do solo e a atividade microbiana influenciam a ciclagem e a transformação de nutrientes no solo. A matéria orgânica fornece uma fonte de carbono (C) e energia para os microrganismos do solo, que podem mineralizar as formas orgânicas dos nutrientes em formas inorgânicas disponíveis para absorção pelas plantas.

Os microrganismos também podem imobilizar nutrientes incorporando-os em sua biomassa ou formando complexos com moléculas orgânicas.

2. Condições climáticas

As condições climáticas, como temperatura, precipitação, radiação solar e vento, afetam a eficiência do uso de nutrientes (EUN) por meio de seus efeitos nos processos do solo, no crescimento das plantas e nas perdas de nutrientes. A temperatura afeta a taxa de reações químicas e biológicas no solo, bem como a atividade metabólica e o desenvolvimento das plantas.

Temperaturas mais elevadas geralmente aumentam a mineralização da matéria orgânica e a disponibilidade de nutrientes no solo, mas também podem aumentar a volatilização de amônia (NH3) proveniente da aplicação de ureia ou esterco, ou a desnitrificação de nitrato (NO3-) em óxido nitroso (N2O) ou gases de dinitrogênio (N2).

Temperaturas mais elevadas também podem acelerar o crescimento das plantas e a demanda por nutrientes, mas também podem reduzir a absorção de água e a transpiração, o que pode afetar o transporte de nutrientes dentro da planta.

Da mesma forma, a precipitação afeta o equilíbrio hídrico e a dinâmica de nutrientes no sistema solo-planta. A precipitação adequada é essencial para manter a umidade do solo e a disponibilidade de nutrientes para a absorção pelas plantas, mas o excesso de chuva pode causar lixiviação ou escoamento superficial de nutrientes da superfície ou das camadas subsuperficiais do solo.

A precipitação também pode influenciar o momento e a frequência da irrigação e da aplicação de fertilizantes, o que pode afetar a eficiência do uso de nutrientes (EUN). A radiação solar afeta a atividade fotossintética e a produção de biomassa das plantas, o que determina sua demanda e absorção de nutrientes.

Além disso, o vento também afeta a eficiência do uso de nitrogênio (EUN) ao influenciar os processos de erosão do solo, evaporação e volatilização. O vento pode causar erosão do solo ao desprender e transportar partículas de solo que contêm nutrientes de um lugar para outro.

O vento também pode aumentar a evaporação da superfície do solo ou da copa das plantas, o que pode reduzir a umidade do solo e a disponibilidade de nutrientes para absorção pelas plantas.

3. Características e variedades das plantas

As espécies e variedades de culturas diferem em seu potencial genético para a eficiência do uso de nitrogênio (EUN), bem como em sua resposta a fatores ambientais e de manejo. Algumas culturas apresentam maior EUN inerente do que outras devido a características fisiológicas, como morfologia radicular, cinética de absorção de nutrientes, eficiência de translocação, capacidade de assimilação, eficiência de remobilização, índice de colheita, etc.

Por exemplo, os cereais geralmente apresentam maior eficiência no uso de nutrientes (EUN) do que as leguminosas devido ao seu maior índice de colheita (a relação entre a produção de grãos e a biomassa total) e menor concentração de nutrientes em seus grãos.

Além disso, variedades de culturas dentro de uma mesma espécie também podem apresentar variações na sua eficiência de uso de nitrogênio (EUN) devido a diferenças em características genéticas ou a esforços de melhoramento genético. Por exemplo, algumas variedades de arroz apresentam maior EUN do que outras devido à sua capacidade de utilizar fontes alternativas de nitrogênio (N), como amônio (NH4+) ou a fixação de N2 atmosférico por bactérias simbióticas.

Algumas variedades de trigo apresentam maior eficiência no uso de nitrogênio (EUN) do que outras devido à sua capacidade de utilizar o fósforo (P) de forma mais eficiente, secretando ácidos orgânicos ou fosfatases que solubilizam o P do solo. Algumas variedades de milho apresentam maior EUN do que outras devido à sua capacidade de utilizar o potássio (K) de forma mais eficiente, reduzindo a lixiviação de K pelas raízes ou aumentando a absorção de K em condições de baixa disponibilidade desse nutriente.

4. Práticas de Gestão

Práticas de manejo, como aração, rotação de culturas, consorciação de culturas, cultivo de cobertura, irrigação, fertilização, controle de ervas daninhas, controle de pragas e manejo da colheita, podem afetar a eficiência do uso de nutrientes (EUN) ao modificar o ambiente do solo, o crescimento da cultura e as perdas de nutrientes.

Lavoura

O preparo do solo afeta as propriedades físicas e biológicas do solo, como sua estrutura, matéria orgânica, atividade microbiana e distribuição de nutrientes. Ele pode melhorar a eficiência do uso de nutrientes (EUN) ao aumentar a aeração e a drenagem do solo, o que pode melhorar a disponibilidade de nutrientes e a absorção pelas raízes das plantas.

No entanto, também pode reduzir a EUN (Eficiência do Uso de Nutrientes) aumentando a erosão do solo e as perdas de nutrientes, ou diminuindo a matéria orgânica do solo e a atividade microbiana, o que pode reduzir a ciclagem e a disponibilidade de nutrientes.

Rotação de Culturas

A rotação de culturas surge como uma estratégia para melhorar a eficiência do uso de nutrientes (EUN) ao diversificar a demanda e a oferta de nutrientes entre as culturas. Além das considerações nutricionais, ela também se mostra eficaz na quebra dos ciclos de pragas e doenças, contribuindo assim para uma maior EUN.

Por exemplo, a rotação de cereais com leguminosas pode melhorar a eficiência do uso de nitrogênio (EUN) aumentando o fornecimento de N proveniente da fixação biológica de N2 pelas leguminosas, ou reduzindo a demanda de N dos cereais devido à sua menor necessidade de N.

consorciação de culturas

O consórcio de culturas, que envolve o cultivo simultâneo de duas ou mais culturas na mesma área, é reconhecido pelo seu impacto positivo na eficiência do uso de nitrogênio (EUN). Isso ocorre porque ele promove a complementaridade e a sinergia entre as culturas no aproveitamento de nutrientes. Por exemplo, o consórcio de cereais com leguminosas altera os padrões de fornecimento de nitrogênio, influenciando positivamente a EUN.

Cultivo de cobertura

O cultivo de cobertura, prática que envolve o plantio de uma cultura entre duas culturas principais para cobrir a superfície do solo e prevenir a erosão, oferece impactos duplos na eficiência do uso de nitrogênio (EUN). Por um lado, contribui positivamente, aumentando a EUN por meio do incremento da matéria orgânica, da atividade microbiana e da ciclagem de nutrientes.

Por outro lado, surgem desafios, uma vez que as culturas de cobertura podem competir por nutrientes, água e luz, afetando potencialmente a eficiência do uso de nitrogênio (EUN).

Irrigação

A irrigação, quando aplicada criteriosamente, melhora a eficiência do uso de nutrientes (EUN) ao manter a umidade ideal do solo e a disponibilidade de nutrientes. No entanto, a irrigação mal executada pode reduzir a EUN por meio da lixiviação de nutrientes ou do escoamento superficial.

Fertilização

A fertilização, quando realizada no momento e na forma adequados, melhora a eficiência do uso de nutrientes (EUN) ao aumentar a disponibilidade de nutrientes para as raízes das plantas. No entanto, a aplicação excessiva pode levar à perda de nutrientes, o que ressalta a importância do equilíbrio nas práticas de fertilização.

Controle de Ervas Daninhas

O controle de plantas daninhas melhora a eficiência do uso de nitrogênio (EUN) ao reduzir a competição por nutrientes e as perdas causadas por essas plantas. No entanto, seu impacto nas propriedades do solo deve ser cuidadosamente considerado, pois pode influenciar a disponibilidade e a absorção de nitrogênio.

Controle de Pragas

O controle de pragas impacta positivamente a eficiência do uso de nutrientes (EUN) ao reduzir as perdas de nutrientes causadas por danos provocados por pragas. No entanto, assim como o controle de ervas daninhas, sua influência nas propriedades do solo pode afetar a disponibilidade e a ciclagem de nutrientes.

Gestão da colheita

O manejo da colheita, que envolve decisões sobre quando e como colher as culturas, desempenha um papel crucial na eficiência do uso de nutrientes (EUN). De forma positiva, ele aumenta a EUN ao otimizar a produtividade e reduzir a concentração de nutrientes nas partes colhidas. No entanto, um manejo inadequado da colheita pode deixar nutrientes residuais nas partes colhidas, impactando a EUN.

Quais são os principais indicadores de NUE para diferentes sistemas?

A eficiência de uso de nutrientes (EUN) mede a eficiência com que um sistema de cultivo utiliza os nutrientes disponíveis para produzir as culturas. No entanto, a EUN não é um indicador simples ou uniforme. Ela pode variar dependendo dos insumos e produtos considerados, da escala e dos limites do sistema e da finalidade da avaliação. Portanto, é importante usar indicadores apropriados que reflitam os objetivos da nutrição vegetal responsável.

Indicadores de fertilizantes

Esses indicadores focam na eficiência da utilização de nutrientes provenientes de fertilizantes. Eles mostram a eficácia com que os nutrientes aplicados são convertidos em produtividade agrícola, o que pode orientar decisões sobre o manejo ideal de nutrientes e a alocação de recursos. Alguns dos indicadores de fertilizantes mais comuns são:

1. Produtividade parcial dos fatores (PFP): Essa é a relação entre a produtividade da cultura e os nutrientes do fertilizante aplicados. Ela indica a produtividade por unidade de fertilizante aplicado. Um alto índice de produtividade por unidade de fertilizante significa uma alta produtividade com baixo uso de fertilizantes. No entanto, esse índice não leva em consideração outras fontes de nutrientes ou perdas para o meio ambiente.

Por exemplo, em culturas de cereais bem cuidadas, a faixa usual de produtividade de grãos por quilograma de nitrogênio aplicado é de 50 a 100 quilogramas.

2. Eficiência agronômica (EA): Este valor representa o aumento na produtividade da cultura por unidade de nutriente fertilizante aplicado. Indica o retorno marginal do investimento em fertilizantes. Um AE alto significa um grande aumento na produtividade com baixo investimento em fertilizantes. No entanto, não leva em consideração a fertilidade inicial do solo nem as perdas para o meio ambiente.

Tomando o nitrogênio como exemplo, em sistemas de cultivo de cereais bem cuidados, a eficiência de absorção (EA) geralmente fica em torno de 20 a 30 quilogramas de grãos por quilograma de nitrogênio aplicado. No entanto, às vezes pode ser ainda maior.

3. Eficiência de recuperação (ER)RE: Esta é a fração do nutriente fertilizante aplicado que é absorvida pela cultura. Indica a eficácia da absorção de nutrientes dos fertilizantes. Um RE alto significa baixa perda de fertilizante para o meio ambiente. No entanto, não leva em consideração o rendimento ou a qualidade da cultura.

Por exemplo, de acordo com uma análise global de Zhang et al. (2015), a PFP, AE e RE médias de fertilizantes nitrogenados (N) para culturas de cereais foram de 42 kg de grãos/kg N, 15 kg de grãos/kg N e 0,33 kg de absorção de N/kg N aplicado, respectivamente. Esses valores variaram amplamente entre regiões e culturas, refletindo diferenças nas condições do solo, clima, sistemas de cultivo e práticas de manejo.

Indicadores de Cultivo

Esses indicadores definem a alocação de nutrientes dentro de uma planta e seu impacto na produtividade e qualidade da cultura. Eles mostram a eficiência com que uma cultura utiliza os nutrientes absorvidos para produzir biomassa ou produtos economicamente viáveis. Alguns dos indicadores de cultivo mais comuns são:

1. Índice de colheita de nutrientes (NHI)Este é o índice de nutrientes (NHI, na sigla em inglês) em relação à absorção total de nutrientes pelas partes colhidas. Ele indica a proporção de nutrientes absorvidos que são alocados para produtos economicamente viáveis. Um NHI alto significa uma alta remoção de nutrientes durante a colheita e um baixo retorno de nutrientes ao solo.

Os valores típicos de NHI no milho foram documentados na faixa de 59-70% para nitrogênio (N), 79-91% para fósforo (P) e 13-19% para potássio (K) (13). Da mesma forma, no arroz, as faixas relatadas incluem 54-65% para N, 61-71% para P e 12-19% para K.

2. Eficiência interna (EI): Este é o índice de eficiência (IE) entre a produtividade da cultura e o teor de nutrientes nas partes colhidas. Ele indica a eficiência da formação de produto econômico por unidade de nutriente removido. Um IE alto significa alta produtividade com baixa concentração de nutrientes nas partes colhidas.

Por exemplo, melhorias no melhoramento genético do milho aumentaram a eficiência do uso de nitrogênio de 45 kg por kg de nitrogênio absorvido em 1946 para 66 kg/kg em 2015.

3. Eficiência fisiológica (EF)Este é o índice de eficiência (PE) entre a produtividade da cultura e o teor de nutrientes na biomassa aérea. Ele indica a eficiência da formação de produtos economicamente viáveis por unidade de conteúdo total de nutrientes da planta. Um PE alto significa alta produtividade com baixa concentração de nutrientes na biomassa.

4. Concentração de nutrientes (CN)Este é o teor de nutrientes por unidade de matéria seca nas partes colhidas ou na biomassa aérea. Indica a qualidade ou o valor nutricional do produto ou resíduo da cultura.

Além disso, de acordo com uma meta-análise de Dobermann (2007), os valores médios de NHI, IE, PE e NC para N em culturas de cereais foram de 0,67 kg N/kg de absorção de N, 90 kg de grãos/kg de N nos grãos, 134 kg de grãos/kg de N na biomassa e 1,51 TP3T N nos grãos, respectivamente.

Indicadores do sistema

Esses indicadores consideram todo o sistema de cultivo, incluindo o solo, a cultura e o meio ambiente. Eles mostram a eficiência com que um sistema utiliza os nutrientes disponíveis de todas as fontes e minimiza as perdas para o meio ambiente. Alguns dos indicadores de sistema comuns são:

1. Limite do sistema NUE (SB-NUE): Essa é a razão entre a saída total de N e a entrada total de N dentro de um limite de sistema definido. Ela indica o balanço geral de N do sistema. Um SB-NUE alto significa uma alta saída de N com baixa entrada de N. No entanto, esse valor não leva em consideração a variabilidade espacial e temporal dos fluxos de N dentro do sistema.

2. Índice de equilíbrio parcial de nutrientes (NUEPB): Esta é a diferença entre a entrada e a saída de nutrientes do fertilizante nas partes colhidas. Indica a mudança líquida no estado nutricional do solo devido à fertilização. Um PNB positivo significa um excedente de nutrientes do fertilizante no solo, enquanto um PNB negativo significa um déficit. As médias globais de NUEPB, incluindo fertilizantes, esterco, fixação e deposição, mostram aumentos para 55% para nitrogênio e 77% para fósforo.

Para a maioria dos cereais, como o trigo e o milho, o processo natural de obtenção de nitrogênio (N) do ar (fixação biológica) geralmente não é muito significativo, menos de 10 quilogramas por hectare. Mas para culturas como o arroz e a cana-de-açúcar, pode ser um pouco maior, em torno de 15 a 30 quilogramas por hectare.

E para algumas leguminosas, como soja, amendoim, leguminosas em geral e leguminosas forrageiras, esse valor pode ser ainda maior, variando de 100 a 300 quilos por hectare. Às vezes, quando regamos as plantas (irrigação), também introduzimos alguns nutrientes, o que pode ser importante em situações específicas.

3. Índice de equilíbrio de nutrientes na porteira da fazenda (NUEFG)

O estudo amplia os limites do sistema para além da superfície do solo, considerando propriedades rurais com produção integrada de culturas e animais. A inclusão da pecuária frequentemente reduz o NUEFG devido às complexidades adicionais. A melhoria do NUEFG envolve a otimização do uso de nutrientes em toda a propriedade, o manejo do esterco e a minimização da entrada de nutrientes externos.

Ampliando ainda mais os limites, a Eficiência de Uso de Nutrientes na Cadeia Alimentar (NUEFC, na sigla em inglês) avalia a disponibilidade de nutrientes para consumo humano em relação ao aporte total de nutrientes em todo o sistema alimentar. Para o nitrogênio, as estimativas de NUEFC variam de 10% a 40% entre os países europeus. No entanto, devido à complexidade da cadeia de produção de alimentos, as aplicações práticas e as avaliações significativas ainda representam um desafio.

4. Excedente de nutrientes (EN): Essa é a diferença entre a entrada total de nutrientes e a saída total de nutrientes dentro de um limite de sistema definido. Ela indica a perda potencial de nutrientes para o meio ambiente. Um NS alto significa um alto risco de poluição ambiental.

Por exemplo, de acordo com uma análise global de Lassaletta et al. (2014), os valores médios de SB-NUE, PNB e NS para N na produção agrícola foram de 0,42 kg N/kg N aplicado, 65 kg N/ha e 65 kg N/ha, respectivamente.

Como melhorar a eficiência do uso de nutrientes para obter melhores resultados?

A nutrição vegetal responsável é uma estratégia para garantir a segurança alimentar e a proteção ambiental, otimizando o uso de nutrientes em sistemas agrícolas. Portanto, é importante monitorar e avaliar a eficiência do uso de nutrientes (EUN) utilizando ferramentas apropriadas que possam capturar sua complexidade e variabilidade. Aqui estão alguns métodos importantes. Isso pode ajudar agricultores e pesquisadores a melhorar a eficiência do uso de nitrogênio na nutrição responsável de plantas.

1. Teste de nutrientes

A análise de nutrientes é um método para medir o estado nutricional de amostras de solo e tecido vegetal. Ela pode fornecer informações valiosas sobre a disponibilidade e absorção de nutrientes no sistema solo-planta, bem como o potencial de perdas ou deficiências nutricionais. A análise de nutrientes pode ajudar agricultores e pesquisadores a:

• Identificar o tipo, a taxa, o momento e o local ideais para a aplicação de nutrientes, como fertilizantes, esterco, água de irrigação, etc.
• Avaliar o desempenho agronômico e econômico de diferentes práticas de manejo de nutrientes, como rotação de culturas, consorciação de culturas, cultivo de cobertura, etc.
• Detectar e corrigir desequilíbrios ou distúrbios nutricionais que possam afetar a produtividade e a qualidade das culturas, como deficiência de nitrogênio, toxicidade de fósforo, deficiência de micronutrientes, etc.
• Monitorar o impacto ambiental da entrada de nutrientes, como lixiviação, escoamento superficial, volatilização, emissões de gases de efeito estufa, etc.

A análise de nutrientes pode ser feita por diversos métodos, como kits de análise de solo, sensores portáteis, análises laboratoriais, etc. No entanto, a análise de nutrientes não é uma atividade pontual. Ela deve ser realizada regularmente e com frequência para captar as mudanças dinâmicas no estado nutricional ao longo da safra e em diferentes áreas.

2. Sensoriamento Remoto e Tecnologia

O sensoriamento remoto é uma técnica de coleta de dados à distância utilizando dispositivos como satélites, drones, câmeras, etc. Ele pode fornecer informações contínuas no espaço e no tempo sobre diversos aspectos do crescimento e desenvolvimento das culturas, como produção de biomassa, índice de área foliar, teor de clorofila, estresse hídrico, etc. O sensoriamento remoto pode ajudar os agricultores a:

• Estimar o potencial e a variabilidade da produtividade agrícola em diferentes campos ou regiões.
• Avaliar a resposta da cultura a diferentes insumos de nutrientes ou práticas de manejo.
• Detectar e diagnosticar deficiências nutricionais ou estresses que possam afetar o crescimento e a qualidade das culturas.
• Otimize o momento e a taxa de aplicação de nutrientes com base na demanda da cultura.
• Reduzir o custo e a mão de obra da amostragem e dos testes em campo.

O sensoriamento remoto pode ser realizado utilizando diversas plataformas e sensores, como ópticos, térmicos, de radar, hiperespectrais, etc. No entanto, o sensoriamento remoto não é uma ferramenta independente. Ele deve ser calibrado e validado utilizando dados de referência obtidos em medições de campo ou análises de nutrientes.

3. Modelagem de Culturas

A modelagem de culturas é um método que utiliza equações matemáticas para descrever e prever o comportamento das culturas em diferentes condições. Ela pode fornecer informações quantitativas sobre as interações entre culturas, nutrientes, solo, água, clima e práticas de manejo. A modelagem de culturas pode ajudar a:

• Compreender os mecanismos e processos subjacentes que afetam a eficiência do uso de nitrogênio nas culturas.
• Avaliar os efeitos de diferentes cenários ou intervenções nos resultados da NUE.
• Otimizar o planejamento e a execução de experimentos ou ensaios de campo.
• Extrapolar ou ampliar os resultados de medições de campo ou sensoriamento remoto para escalas ou regiões maiores.

A modelagem de culturas pode ser feita usando vários tipos de modelos, como modelos empíricos, mecanísticos ou híbridos. No entanto, a modelagem de culturas não é uma ferramenta simples.

A calibração e validação dos modelos, bem como a interpretação correta dos resultados, exigem muitos dados e conhecimento especializado. Além disso, a modelagem de culturas deve ser utilizada em conjunto com outras ferramentas, como análises de nutrientes ou sensoriamento remoto, para verificar e complementar os resultados do modelo.

Como o GeoPard pode ajudar a melhorar a eficiência do uso de nutrientes?

Na busca por uma nutrição vegetal sustentável e responsável, o papel das tecnologias avançadas torna-se cada vez mais vital. A GeoPard, uma plataforma de ponta especializada em agricultura de precisão, oferece um conjunto de serviços projetados para melhorar a Eficiência do Uso de Nutrientes (EUN) por meio de análises de dados do solo, testes de nutrientes e monitoramento inteligente.

1. Análise de Dados do Solo

O recurso de análise de dados do solo do GeoPard fornece um mapa detalhado das propriedades do solo, facilitando a criação de mapas de prescrição para fertilização com taxa variável (VRA). Essa funcionalidade permite aos agricultores:

• Otimizar a fertilizaçãoAdaptar a aplicação de fertilizantes às características específicas do solo, evitando a fertilização excessiva e reduzindo o impacto ambiental.
• Delimitar Zonas de GestãoComparar as características do solo com outras camadas e gerar arquivos de prescrição de fertilizantes em taxa variável para uma distribuição eficiente de nutrientes.
• Plano de amostragem de soloPlaneje estrategicamente os pontos de amostragem do solo com base em zonas plurianuais, refletindo os padrões históricos de desenvolvimento das culturas.

Além disso, destaca-se por aprimorar a eficiência da nutrição vegetal por meio de seu conjunto de serviços. Simplifica a interpretação de dados do solo com visualizações de mapas de calor de fácil leitura, permite a aplicação precisa de fertilizantes por meio da Fertilização com Taxa Variável (VRA) e fornece informações confiáveis sobre as condições do solo com scanners de solo de alta densidade.

Além disso, garante a implementação precisa do plano de nutrientes, monitora os dados de aplicação e plantio e oferece valiosos mapas 3D e análises topográficas para uma melhor tomada de decisão por parte dos produtores. Em resumo, o GeoPard é uma solução poderosa para o gerenciamento simplificado e sustentável da nutrição vegetal.

Conclusão

Em conclusão, a Eficiência do Uso de Nutrientes (EUN) desempenha um papel fundamental no cenário agrícola global, e sua importância na promoção do crescimento ideal das plantas é inegável. Ao reconhecermos os múltiplos fatores que influenciam a EUN e a diversidade de indicadores em diferentes sistemas, a necessidade de intervenções estratégicas torna-se evidente.

A GeoPard surge como um ator fundamental nesse esforço, oferecendo soluções inovadoras para aprimorar a eficiência do uso de nutrientes (EUN). Ao aproveitar seus recursos intuitivos, como visualizações de mapas de calor de fácil leitura e fertilização com taxa variável (VRA) orientada pela precisão, ela capacita os agricultores a tomar decisões informadas e otimizar as práticas de manejo de nutrientes.