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Renovação através da mudança

por Joel Williams

Nesta série de artigos, já analisamos as estruturas em termos de eficiência, substituição e mudança que são necessárias para passar de sistemas de produção intensiva com alto uso de insumos para uma agricultura mais ecológica e integrada. Neste artigo final, analisaremos agora os métodos e estratégias que estão no início de um processo de mudança e como esses métodos podem ajudar a reduzir a dependência de insumos externos.

Um ponto-chave aqui é olhar a fazenda em um contexto ecológico e harmonizar as áreas de produção com as condições estruturais locais, por exemplo, a paisagem ao redor. Termos como agroecologia ou intensificação ecológica são importantes aqui. Simplificando, isto poderia ser definido como "o objetivo é produzir alimentos enquanto se apoia a ecologia do entorno" ou "desenvolver fazendas de forma multifuncional" (Figura 1). Na prática, naturalmente, isto envolve muito mais detalhes e há diferentes gradações. Mas se o foco não é exclusivamente a maximização do rendimento, mas a otimização da estratégia de gestão e da ecologia, então há muitos benefícios para a agricultura e os ecossistemas circundantes, que por sua vez têm um impacto positivo na produção. E não necessariamente às custas do rendimento.1
Uma expressão desse processo de mudança (extraída da Fonte 2) é: "Construção de uma infraestrutura ecológica em nível de campo e paisagem que utiliza diversificação e interações biológicas para fornecer fertilidade ao solo, ciclagem de nutrientes, armazenamento de nutrientes e de água, regulação de pragas/ doenças, polinização e outros serviços ecossistêmicos importantes". Há muitas estratégias que podem ser implementadas como parte deste processo. Eles podem incluir rotações mais amplas com novas culturas de mercado, uso de culturas de cobertura, Inter cultivo, cultivo de novas variedades, redução de preparo do solo, plantio direto, fertilização dividida, integração de pecuária, faixas de proteção, áreas protegidas, refúgios de vida silvestre, agro florestação e pastagens florestais. Neste artigo, vamos nos concentrar nas quatro questões-chave: biodiversidade das culturas, culturas mistas, sistemas agrícolas mistos e integração ecológica.

terraHorsch 5-2020: Figura 1: O equilíbrio (ou desequilíbrio) dos serviços ambientais sob condições naturais, em sistemas intensivos de monocultura e em agro ecossistemas multifuncionais equilibrados.
Figura 1: O equilíbrio (ou desequilíbrio) dos serviços ambientais sob condições naturais, em sistemas intensivos de monocultura e em agro ecossistemas multifuncionais equilibrados.

Diversidade de variedade de plantas

A maioria dos sistemas agrícolas que se estabeleceram na agricultura de hoje são construídos em torno de monoculturas. Nesta busca de uniformidade, não apenas cultivamos a mesma espécie, mas vamos um passo além e cultivamos a mesma variedade. Esta abordagem tem vantagens indiscutíveis, mas também tem enormes fraquezas - especialmente no contexto de interdependências quando se trata de sementes, fertilizantes e defensivos agrícolas. Populações de plantas constantemente idênticas tendem a acelerar o desenvolvimento de resistência e, portanto, são mais suscetíveis a problemas. Estruturas radiculares uniformes e profundidades levam a uma maior competição por umidade e nutrientes em comparação com raízes mais diversificadas que crescem em diferentes profundidades. Estas duas desvantagens normalmente levam a uma dependência ainda maior de defensivos agrícolas e fertilizantes para fazer frente aos inconvenientes associados à monocultura. Se quiser mudar o sistema de produção, o primeiro e mais importante lugar para começar é se afastar das monoculturas para culturas mais diversificadas. Vejamos alguns exemplos de mudança e os benefícios que se acumulam quando as práticas de gestão mudam da uniformidade para a diversidade.
Em comparação com a monocultura, os diferentes tipos de plantas melhoram muitas propriedades biológicas do solo - biomassa microbiana e respiração3,4, biomassa bacteriana e fúngica, relação fungo-bactérias5 e fungos micorrízicos6,7. Uma maior diversidade nos sistemas radiculares também tem um efeito positivo na estrutura do solo, melhorando a agregação e a estabilidade do agregado do solo8,9. A melhoria da função biológica e física do ambiente do solo leva, em última análise, a uma melhor ciclagem de nutrientes e disponibilidade para as plantas3,10-12, reduzindo assim a dependência das aplicações de fertilizantes. Como as práticas de gerenciamento mudam de monoculturas para culturas mistas, a introdução de espécies adicionais de culturas de produção de rendimento, e com este efeito de raleio, a pressão das pragas também diminui. As evidências mostram que sistemas de produção mais diversificados muitas vezes têm menor pressão de insetos, doenças e ervas daninhas13-16. Além disso, foi demonstrado que a diversidade vegetal aumenta os níveis de carbono no solo em áreas naturais e práticas de manejo que incluem florestas, pastagens e terras de cultivo12,17,18. A transição para uma maior biodiversidade é relativamente simples de implementar em sistemas de pastagem. Nos sistemas de cultivo, o desafio é maior. O cultivo de culturas complementares e misturas tem aumentado nos últimos anos, já que a transição de uma para duas espécies de culturas é mais fácil de implementar. É por isso que também analisaremos mais de perto este método.

Culturas complementares e culturas mistas

Nos últimos anos, houve um aumento significativo no interesse e na implementação da agricultura de culturas mistas. E eu pessoalmente também acredito que esta mudança em direção a métodos agrícolas multiculturais se estabelecerá cada vez mais ao longo das próximas duas décadas. Esta tendência também se reflete no campo da pesquisa - com um número cada vez maior de estudos sendo publicados sobre o tema de culturas de cobertura14 (Figura 2). Embora ainda existam muitos obstáculos para o cultivo misto ainda é mais fácil passar do monocultivo para um sistema de dois cultivos do que para o policultivo complexo. E esta pequena mudança de uma para duas espécies de plantas pode na verdade levar a uma mudança significativa nas propriedades do solo e na resistência a pragas e doenças, como descrito acima. Mesmo o cultivo de culturas complementares para apoiar a cultura principal, mas não seguir até a colheita, é um bom começo para experimentar este método. E em condições secas, onde não é totalmente certo que haja umidade suficiente para cultivar ambas as culturas até a maturação, também é mais praticável.

terraHORSCH 5-2020: Figura 2: Número de estudos publicados sobre culturas mistas de 1975 a 2017.
Figura 2: Número de estudos publicados sobre culturas mistas de 1975 a 2017.

O tipo mais comum de cultivo misto é uma combinação de cereais e leguminosas. Muitos benefícios se acumulam com o cereal quando combinado com uma leguminosa, que fornece nitrogênio em tempo real17,18 ao cereal e melhora o fornecimento geral de nutrientes através de seus exsudados de raiz ácidos11. Da mesma forma, o cereal ereto pode fornecer apoio e impedir o acamamento na leguminosa. As combinações mais comuns são trigo/ feijão, trigo/ ervilha, cevada/ ervilha, aveia/ ervilha, milho/ feijão, milho/ ervilhaca. Além disso, não há limites para a imaginação do agricultor. Há também combinações mais incomuns, mas bastante frequentes, como ervilha/ colza, colza/ feijão, linhaça/ aveia, grão-de-bico/ lentilha. No entanto, nem todas as combinações de plantas vão bem juntas, é claro. Algumas também podem estar juntas em competição entre si. Portanto, há uma série de fatores a serem considerados ao planejar a agricultura de cobertura. Além de selecionar parceiros apropriados de plantas, variáveis tais como seleção de variedades, densidade de semeadura, espaçamento entre linhas, disposição das plantas (alternadas ou na mesma linha), fertilidade do solo e restrições ambientais no local também devem ser consideradas.

Por exemplo, uma proporção maior de leguminosas em uma cultura mista promove a transferência de nitrogênio para a cultura parceira. A semeadura em linhas alternadas com uma proporção 1:1 transferirá mais nitrogênio do que uma proporção de semeadura 2:1 (cereal: leguminosa). Um ponto de partida ao combinar duas culturas é reduzir pela metade a densidade de semeadura de cada cultura. Entretanto, devido à diferença no comportamento de crescimento, a abrangência de uma espécie pode dominar e abafar a cultura parceira. Portanto, é um ato de equilíbrio muito delicado e requer tentativa e erro sistemáticos. A aveia, por exemplo, pode abafar as ervilhas. Para compensar, as taxas de semeadura de ervilha podem ser aumentadas de 50% para 70% da taxa total de monocultura.

Sistemas agrícolas mistos

Antes da agricultura convencional focada na segregação e especialização, os sistemas de agricultura mista eram padrão. O objetivo dessas práticas agrícolas é garantir que os animais sejam autossuficientes em forragem e que o melhor ciclo de utilização de nutrientes possível ocorra entre o solo, as plantas e os animais dentro da fazenda.19 Desta forma, os nutrientes não são perdidos no solo e são fornecidos somente quando os suprimentos são inadequados e são urgentemente necessários. Além disso, os sistemas integrados de cultivo e pecuária fornecem uma variedade de serviços ecossistêmicos e benefícios para a biodiversidade, enquanto podem ajudar a reduzir alguns dos efeitos negativos de um sistema segmentado (por exemplo, o excesso de nutrientes nas fazendas de pecuária). Uma meta-análise mostrou que adubos orgânicos - em comparação com a fertilização somente mineral - melhoraram o rendimento da cultura em 27%, em média. O estrume teve o maior impacto, enquanto as adições orgânicas também aumentaram o carbono orgânico do solo, o nitrogênio total e a biomassa microbiana em comparação com a fertilização somente mineral20.
As árvores também são ideais para integração em sistemas de manejo - não apenas para benefícios estéticos ou como habitat de vida selvagem, mas também com foco na produção silvo agrícola e silvo pastoril. Tradicionalmente, as árvores têm sido utilizadas principalmente para sebes, quebra-ventos, sombra, faixas de proteção, perto de áreas ciliares, ou para a produção de madeira, mas também podem ser integradas em sistemas de cultivo e pecuária e melhorar a produtividade das pastagens, e das culturas, apoiar a conservação do solo, fornecer bioenergia, aumentar a diversidade do uso da terra, e também aumentar a diversidade de renda (especialmente quando são utilizadas árvores frutíferas ou de nozes de alto valor, Figura 3). O plantio de forragens de alto valor perenes em pastagens também pode aumentar os lucros gerais da fazenda (porque é necessária menos nutrição suplementar), assim como o pastoreio rotativo em pastagens anuais. Há também outros benefícios como a saúde do gado, já que muitas árvores e plantas perenes têm propriedades de eliminação de vermes. Por último, mas não menos importante, o plantio de plantas lenhosas ao longo das plantações pode dobrar o número de insetos polinizadores e melhorar a abundância de espécies de abelhas silvestres21.

terraHORSCH 5-2020: Figura 3: Exemplo de agro florestação silvo agrícola com aveia e macieira. Fonte: Steven Briggs
Figura 3: Exemplo de agro florestação silvo agrícola com aveia e macieira.
Fonte: Steven Briggs

Integração ecológica

Pelo termo integração ecológica, quero dizer estratégias que criam áreas seminaturais e amigáveis à vida selvagem em uma fazenda - seja no campo, nas áreas de campo ao redor ou no espaço aberto da fazenda. Como foi dito anteriormente, a maneira mais fácil de melhorar a função ecológica no campo é aumentar a diversidade de plantas, árvores e vida selvagem. Isto estabelece um equilíbrio entre melhorias ecológicas e um foco na produção. O uso de culturas intercaladas entre as principais culturas é também um bom exemplo de como isto pode ser facilmente implementado no campo. Além disso, as três estratégias-chave para a integração ecológica são: proteger, aumentar e criar:

  1. Proteger todas as áreas naturais e seminaturais como uma prioridade
  2. Ampliar e conectar essas áreas (sempre que possível)
  3. Criar e integrar novos espaços ecológicos

Como na maioria das áreas naturais, proteger o habitat existente significa o seguinte: tire as mãos e deixe tudo como está. Isto pode significar não cortar anualmente os arbustos ou margens de campo, mas talvez apenas a cada três ou cinco anos. E depois também não tudo de uma vez, mas organizado para que haja sempre uma certa quantidade de sebes selvagens e cobertas na fazenda. O mesmo se aplica ao uso de cabeceiras e valas - deixe a grama crescer lá por longo tempo e não a corte baixa. Em geral, quanto mais alto, melhor para o habitat. Portanto, aconselho semear deliberadamente as margens do campo com uma mistura de grama curta e alta e diferentes variedades de ervas. Pode também significar permitir o crescimento de certas ervas daninhas. As ervas daninhas podem ser um habitat benéfico e uma boa fonte de alimento para os polinizadores - desde que não estejam acima de um certo limiar de dano, é claro. Em termos de criação de novas áreas de terras utilizadas economicamente, mais sebes podem ser plantadas ao longo das bordas do campo, ao longo de cursos d'água ou caminhos de campo, e ao longo de entradas, ou faixas de flores podem ser plantadas com plantas de floração anual ou perenes. Depende das espécies de insetos, é claro, mas muitos insetos benéficos trabalham desde as margens do campo até cerca de 50 m para a cultura cultivada22. Como resultado, se você cortar campos maiores com uma faixa de floração a cada 100 m aproximadamente, você pode garantir que toda a área cultivada se beneficie da atividade predatória de insetos e do controle biológico (Figura 4). No geral, deixar as margens do campo cobertas apenas com grama e cortá-la o tempo todo é uma enorme oportunidade perdida. Um primeiro passo muito simples para os agricultores que querem introduzir algumas práticas orgânicas em sua fazenda é cultivar estas margens de campo com uma mistura muito diferente de grama alta e baixa, plantas floríferas e ervas - anuais e perenes combinadas. Isto fornece abrigo, alimento e habitat para uma variedade de pequenos animais que podem viver, alimentar, reproduzir e fornecer serviços valiosos para a área de produção no campo como parte de uma abordagem integrada de manejo de pragas.

terraHORSCH 5-2020: Figura 4: Uma faixa de floração de Phacelia em um campo de aveia. Se semeadas a cada 100m ou mais ao longo das margens do campo, estas faixas podem fornecer habitat e alimento valioso para os insetos predadores e polinizadores. Fonte: David White
Figura 4: Uma faixa de floração de Phacelia em um campo de aveia. Se semeadas a cada 100m ou mais ao longo das margens do campo, estas faixas podem fornecer habitat e alimento valioso para os insetos predadores e polinizadores.<br>
Fonte: David White

Conclusão

O conceito de eficiência, substituição e mudança fornece marcos úteis para a mudança dos sistemas agrícolas para uma melhor saúde do solo e agro ecossistemas sustentáveis. Aumentar a eficiência da utilização externa de insumos ou mesmo encontrar substitutos para eles com soluções mais ecológicas são passos importantes e podem proporcionar muitos resultados econômicos e ambientais positivos. Entretanto, a mudança das práticas de gestão para níveis mais elevados de integração ecológica é essencial se quisermos alcançar um equilíbrio sustentável entre a produção de alimentos e o meio ambiente. A implementação de estratégias baseadas na biodiversidade começa no campo - com medidas como o cultivo intercalar, culturas de cobertura, pastagens multi-espécies, integração agroflorestal e pecuária. Da mesma forma, são necessárias medidas para proteger, aumentar e criar talhões seminaturais com sebes, faixas de floração e áreas de grama alta. No caminho da homogeneidade para a diversidade, e a fim de alcançar uma integração ecológica eficaz, mudar o processo de gestão é um passo importante que não pode ser omitido em nenhuma circunstância. Pois somente esta mudança trará renovação.

Leia aqui outro artigo de Joel Williams sobre "Atividade microbiana para mais matéria orgânica do solo".

Referências

  1. Agricultural diversification promotes biodiversity and multiple ecosystem services without compromising yield. (2019). doi: 10.1126/sciadv.aba1715.
  2. groecology: The science of natural resource management for poor farmers in marginal environments. (2002). doi: 10.1016/S0167-8809(02)00085-3.
  3. Plant Diversity, Soil Microbial Communities, and Ecosystem Function: Are There Any Links? (2003). doi: 10.1890/02-0433.
  4. Meta-analysis shows positive effects of plant diversity on microbial biomass and respiration.(2019). doi: 10.1038/s41467-019-09258-y.
  5. Root biomass and exudates link plant diversity with soil bacterial and fungal biomass. (2017). doi: 10.1038/srep44641.
  6. Glomalin Production and Infectivity of Arbuscular-Mycorrhizal Fungi in Response to Grassland Plant Diversity. (2014). doi: 10.4236/ajps.2014.51013.
  7. Arbuscular mycorrhizal fungi respond to increasing plant diversity. (2002). doi: 10.1139/b01-138.
  8. Plant diversity and root traits benefit physical properties key to soil function in grasslands. (2016). doi: 10.1111/ele.12652.
  9. Crop diversity facilitates soil aggregation in relation to soil microbial community composition driven by intercropping. doi:10.1007/s11104-018-03924-8.
  10. Yield of binary- and multi-species swards relative to single-species swards in intensive silage systems. (2020). doi: 10.2478/ijafr-2020-0002.
  11. Species interactions enhance root allocation, microbial diversity and P acquisition in intercropped wheat and soybean under P deficiency. (2017). doi: 10.1016/j.apsoil.2017.08.011.
  12. Intercropping enhances soil carbon and nitrogen. (2015). doi: 10.1111/gcb.12738
  13. Mixed Cropping and Suppression of Soilborne Diseases. (2010). doi:10.1007/978-90-481-8741-6_5.
  14. Designing intercrops for high yield, yield stability and efficient use of resources: Are there principles? (2020). doi: 10.1016/bs.agron.2019.10.002.
  15. Higher plant diversity promotes higher diversity of fungal pathogens, while it decreases pathogen infection per plant. (2014). doi: 10.1890/13-2317.1.
  16. Can legume companion plants control weeds without decreasing crop yield? A meta-analysis. (2017). doi: 10.1016/J.FCR.2017.01.010.
  17. Effects of plant diversity on soil carbon in diverse ecosystems: a global meta-analysis. (2020). doi: 10.1111/brv.12554.
  18. Soil carbon sequestration accelerated by restoration of grassland biodiversity. (2019). doi: 10.1038/s41467-019-08636-w.
  19. Integration of Crop and Livestock Production in Temperate Regions to Improve Agroecosystem Functioning, Ecosystem Services, and Human Nutrition and Health. (2019). doi:10.1016/b978-0-12-811050-8.00015-7.
  20. Organic amendments increase crop yields by improving microbe-mediated soil functioning of agroecosystems: A meta-analysis. (2018). doi: 10.1016/j.soilbio.2018.06.002.
  21. Temperate agroforestry systems provide greater pollination service than monoculture. (2020). doi: 10.1016/j.agee.2020.107031.
  22. Wildlife-friendly farming increases crop yield: Evidence for ecological intensification. (2015). doi: 10.1098/rspb.2015.1740.