Agroecologia

Agroecologia – O que é

A agroecologia é um campo de estudo interdisciplinar que aplica princípios ecológicos ao projeto e gerenciamento de sistemas agrícolas.

A agroecologia concentra-se na relação da agricultura com os sistemas biológicos, econômicos, políticos e sociais do mundo.

A combinação da agricultura com princípios ecológicos, como ciclos biogeoquímicos, conservação de energia e biodiversidade, levou a aplicações práticas que beneficiam todo o ecossistema, e não apenas uma cultura individual. Por exemplo, a pesquisa sobre o manejo integrado de pragas desenvolveu maneiras de reduzir a dependência de pesticidas.

Esses métodos incluem controles biológicos ou biotecnológicos, como engenharia genética, controles culturais, como mudanças nos padrões de plantio, controles físicos, como quarentenas para impedir a entrada de novas pragas, e controles mecânicos, como remoção física de ervas daninhas ou pragas.

A agricultura sustentável é outro objetivo da pesquisa agroecológica. A agricultura sustentável vê a agricultura como um sistema total e enfatiza a conservação de recursos a longo prazo.

Ele equilibra a necessidade humana de alimentos com as preocupações com o meio ambiente e sustenta que a agricultura pode ser realizada sem depender de pesticidas e fertilizantes.

A agroecologia defende o uso de controles biológicos em vez de pesticidas para minimizar os danos agrícolas causados por insetos e ervas daninhas.

Os controles biológicos usam inimigos naturais para controlar ervas daninhas e pragas, como joaninhas que matam pulgões.

Os controles biológicos incluem a interrupção dos ciclos reprodutivos de pragas e a introdução de organismos mais biologicamente diversos para inibir a superpopulação de diferentes pragas agrícolas.

Os princípios agroecológicos mudam o foco da agricultura da produção de alimentos apenas para preocupações mais amplas, como qualidade ambiental, segurança alimentar, qualidade de vida rural, tratamento humano do gado e conservação do ar, solo e água.

A agroecologia também estuda como os processos e tecnologias agrícolas serão impactados por problemas ambientais mais amplos, como aquecimento global, desertificação ou salinização.

Toda a população mundial depende da agricultura e, à medida que o número de pessoas continua a crescer, a agroecologia está se tornando mais importante, principalmente nos países em desenvolvimento. A agricultura é a maior atividade econômica do mundo, e em áreas como a África Subsaariana cerca de 75% da população está envolvida de alguma forma.

À medida que as pressões populacionais sobre a oferta mundial de alimentos aumentam, espera-se que a aplicação de princípios agroecológicos impeça as consequências ecológicas de práticas agrícolas tradicionais, como envenenamento por pesticidas e erosão.

Os benefícios da produção agroecológica

Agroecologia

Uma das grandes vantagens da produção agroecológica esta no fato dos vegetais serem mais nutritivos e saudáveis de não conter resíduos químicos tóxicos e contribuir para melhorar a qualidade do solo, água e do ar.

Enquanto os fertilizantes artificiais têm sido utilizados durante os últimos 150 anos, até a década de 40 praticamente todos os vegetais foram cultivados organicamente.

Após a Segunda Guerra Mundial houve um incentivo para tornar as explorações agrícolas mais produtivas quanto possível. Os produtos químicos utilizados na guerra foram aplicadas à agricultura.

O nitrato de amônio utilizado em explosivos militares foi adicionado ao solo para aumentar o nível de nitrogênio.

O DDT, que protegia os soldados contra os mosquitos transmissores da febre tifóide, também passou a ser utilizado na agricultura destruindo os insetos pragas nas culturas.

Avanços na engenharia química criaram novos produtos – herbicidas, inseticidas e fungicidas – que vieram com a promessa de tornar a agricultura mais fácil e as terras mais produtivas.

Com a revolução causada pelas máquinas e produtos químicos sintéticos, agricultura “sintética” se tornou uma regra. Embora este aumento da produção alimentar e ganho econômico tenha sido a curto prazo, em contrapartida teve um longo prejuízo sobre a qualidade do solo, água e ar, bem como a saúde humana e animal.

O termo “agricultura biológica” foi pela primeira vez utilizado em 1940 no livro “Look to the Land” por Lord Northbourne. Também em 1940, o botânico britânico Sir Albert Howard publicou

“Um Testamento Agrícola”. Como conselheiro agrícola da Índia, Sir Albert concebeu um sistema de produção de plantas e animais sem utilizar produtos químicos sintéticos. Em 1943, Lady Eve Balfour publicou “The Living Soil” e em 1945 fundou a “Soil Association”, que incidiu sobre as relações da saúde do solo com a saúde das plantas, animais e pessoas.

A Lady Eve é creditado o moderno movimento orgânico na Grã-Bretanha.

A agricultura convencional usa métodos que aumentam as colheitas nas primeiras colheitas, mas depois torna o solo empobrecido. Os fertilizantes sintéticos substituem os macronutrientes, mas os minerais traços não são substituídos; os pesticidas matam os microorganismos benéficos – necessários para manter a saúde do solo – junto com os organismos considerados pragas. Gradualmente, a estrutura do solo é destruída. Métodos biológicos restauram a saúde do solo pela adição de composto e de chorume e criando um saudável equilíbrio de nutrientes.

Solo saudável significa vegetais de qualidade, pesquisas mostraram que os vegetais orgânicos contêm maior quantidade de certas vitaminas e minerais, tais como a vitamina C.

A qualidade da água está ameaçada por fertilizantes e pesticidas que são lavadas pelas enxurradas tanto em áreas rurais quanto urbanas.

Em 1962, o livro de Rachel Carson “Silent Spring” levantou a questão para os efeitos devastadores do DDT e outros pesticidas na saúde humana, animal e ambiental. No Reino Unido, hoje, a “Soil Association” relata o uso de mais de 400 produtos químicos para matar insetos, ervas daninhas e outras pragas. Os pesticidas têm sido relacionados ao câncer, mal de Parkinson, fadiga crônica e muitas outras doenças.

OGM – organismos geneticamente modificados – são criados através da transferência de genes de uma espécie para outra. Os mais comuns são o milho Bt e a soja RR.

Embora a engenharia genética utilize o pretexto de culturas livres de doença e teor de vitamina maior em vegetais, não sabemos as conseqüências a longo prazo para a saúde humana e no ambiente em geral, da liberação de plantas criadas desta forma.

A produção agroeocológica é um bom negócio.

A partir do momento em que as pessoas passarem a compreender a saúde e os benefícios ambientais do crescimento natural dos alimentos, os vegetais orgânicos serão cada vez mais consumidos.

Os orgânicos crescem em todo o mundo, as vendas de alimentos orgânicos estão subindo a uma taxa de cerca de 10 por cento anualmente.

As empresas multinacionais como o McDonald’s estão vendendo produtos lácteos orgânicos em seus restaurantes europeus.

Como é a produção agroecológica

Esse sistema leva em consideração todas as relações de todos os organismos vivos e trabalha em sintonia com os ciclos da natureza.

O crescimento orgânico evita a utilização de:

Fertilizantes sintéticos
Pesticidas sintéticos
Organismos geneticamente modificados (OGM)

Em vez disso, mantém o crescimento orgânico do solo e do ambiente saudável por meio da compostagem, adubação verde e rotação de culturas, bem como métodos naturais de  controle de pragas e insetos.

Agroecologia no Brasil

Agroecologia

O Brasil também está investindo firme neste setor e, segundo dados atuais, o comércio nacional atingiu, em 1999/2000, cerca de 150 milhões de dólares.

Estima- se que a área cultivada organicamente no país já atinge cerca de 25 mil hectares, perto de 2% da produção total nacional. 70% da produção nacional vai para a exportação, despontando a soja, laranja, banana, açúcar mascavo e café.

O mercado interno ainda é pequeno, com predominância de hortifrutigranjeiros, todavia o potencial de crescimento é enorme. A taxa de crescimento no Brasil já é estimada em 50% anual.

Em Santa Catarina, há quatro ou cinco anos atrás não havia mais do que cinco ou seis grupos ou associações de produtores agroecológicos, agora em 2001 já existem cerca de 40 associações, perfazendo 1000 famílias rurais, fora produtores e empreendimentos isolados em várias regiões do Estado.

As organizações não governamentais foram entidades pioneiras na introdução e divulgação da produção agroecológica em Santa Catarina, como de resto no Brasil. Entretanto, nos últimos anos, as universidades e o sistema de pesquisa e extensão também se voltaram a este importante segmento.

Agricultura Tradicional e Agroecologia

Desvantagens ambientais da agricultura tradicional

Suas monoculturas degradam a paisagem
Produz altos índices de toxidade pelos agroquímicos utilizados
Elimina a biodiversidade
Degrada o solo
Polui os recursos hídricos
Maximiza a utilização da energia gerada no próprio sistema natural

Vantagens da utilização das formas da agroecologia

Possibilita a natural renovação do solo
Facilita a reciclagem de nutrientes do solo
Utiliza racionalmente os recursos naturais
Mantêm a biodiversidade que é importante para a formação do solo

Técnicas Agroecológicas

Adubação verde: A adubação verde é o cultivo de plantas que estruturam o solo e o enriquecem com nitrogênio, fósforo, potássio, enxofre, cálcio e micronutrientes. As plantas de adubação verde devem ser rústicas e bem adaptadas a cada região para que descompactem o solo com suas raízes vigorosas e produzam grande volume de massa verde para melhorar a matéria orgânica, a melhor fonte de nutrientes para a planta.

Adubação orgânica: A adubação orgânica é feita através da utilização de vários tipos de resíduos, tais como: esterco curtido, vermicomposto de minhocas, compostos fermentados, biofertilizantes enriquecidos com micronutrientes e cobertura morta. Todos esses materiais são ricos em organismos úteis, macro e micro nutrientes, antibióticos naturais e substâncias de crescimento.

Adubação Mineral: A adubação mineral é feita com adubos minerais naturais de sensibilidade lenta, tais como: pó de rochas, restos de mineração, etc. Estes adubos fornecem nutrientes como cálcio, fósforo, magnésio, potássio e outros, em doses moderadas, conforme as necessidades da planta.

Química Agrícola

A química agrícola deve ser considerada dentro do contexto do ecossistema do solo no qual componentes vivos e não vivos interagem em ciclos complicados que são críticos para todos os seres vivos.

As entradas de carbono de organismos fotossintéticos fornecem o combustível para que muitos organismos do solo cresçam e se reproduzam. Os organismos do solo, por sua vez, promovem a degradação do carbono orgânico e catalisam a liberação de nutrientes necessários para o crescimento das plantas.

A estabilidade e a produtividade dos ecossistemas agrícolas dependem do funcionamento eficiente desses e de outros processos, por meio dos quais carbono e nutrientes como nitrogênio e fósforo são reciclados.

Perturbações no sistema induzidas pelo homem, como aquelas que ocorrem com a aplicação de pesticidas ou fertilizantes, alteram os processos do ecossistema, às vezes com consequências ambientais negativas.

Componentes Inorgânicos do Ecossistema Agrícola

O solo é o meio primário no qual a atividade biológica e as reações químicas ocorrem. É um sistema trifásico composto por sólido, líquido e gás. Aproximadamente 50 por cento do volume em um solo agrícola típico é material sólido classificado quimicamente como compostos orgânicos ou inorgânicos. Os materiais orgânicos geralmente constituem 1 a 5 por cento do peso da fase sólida. O restante do volume do solo é o espaço poroso que é preenchido com gases como CO₂ e O₂, ou água.

A área de superfície e as características de carga da porção inorgânica da fase sólida controlam a reatividade química. As partículas do solo são classificadas com base em seu tamanho, com partículas do tamanho de areia com diâmetros de 2 a 0,05 milímetros e partículas do tamanho de silte de 0,05 a 0,002 milímetros.

Materiais de tamanho de argila com menos de 0,002 milímetros de diâmetro têm a maior área de superfície por unidade de peso, chegando a 800 metros quadrados por grama. Devido às grandes áreas de superfície, os materiais do tamanho de argila influenciam muito a sorção de produtos químicos, como fertilizantes e pesticidas, e desempenham um papel importante nas reações catalisadoras.

Os silicatos ou filossilicatos da camada cristalina presentes na fração do tamanho da argila são especialmente importantes porque funcionam como trocadores de íons.

A maioria dos filossilicatos tem uma carga líquida negativa e, portanto, atrai cátions. Essa capacidade de troca catiônica (CEC) controla se nutrientes de plantas, pesticidas e outras moléculas carregadas são retidas no solo ou se são transportadas para fora do sistema do solo. Em contraste, os óxidos de alumínio e ferro também presentes na fração do tamanho da argila normalmente possuem uma carga líquida positiva ou uma capacidade de troca aniônica (AEC).

Solos em regiões temperadas são dominados mais frequentemente por materiais de fase sólida que conferem uma CEC líquida, enquanto solos em regiões tropicais geralmente contêm óxidos que contribuem com AEC substancial.

Componentes Orgânicos do Ecossistema Agrícola

Os materiais orgânicos contidos na fase sólida, embora apenas uma pequena porcentagem do peso total do solo, são extremamente importantes no controle de processos químicos e físicos no solo.

A matéria orgânica existe na forma de moléculas reconhecíveis, como proteínas e ácidos orgânicos, e em grandes polímeros chamados materiais húmicos ou húmus. O húmus é dominado por grupos funcionais ácidos (-OH e -COOH) capazes de desenvolver uma carga negativa e contribuir com CEC substancial.

Esses grandes polímeros possuem uma conformação tridimensional que cria regiões hidrofóbicas importantes na retenção de compostos orgânicos sintéticos não iônicos, como pesticidas.

Os pesticidas não iônicos se dividem nessas regiões hidrofóbicas, diminuindo assim o movimento fora do local e a disponibilidade biológica.

Uma grande variedade de organismos vive no solo, incluindo microorganismos não visíveis a olho nu, como bactérias, fungos, protozoários, algumas algas e vírus. As bactérias estão presentes em maior número, mas os fungos produzem mais biomassa por unidade de peso do solo do que qualquer outro grupo de microrganismos. Grande parte da química agrícola no que se refere a ciclos de nutrientes, transformação de pesticidas, crescimento de plantas e degradação de matéria orgânica envolve a participação de microrganismos.

Os microrganismos produzem enzimas intracelulares e extracelulares que aumentam as taxas de reação, oxidam e reduzem compostos orgânicos e inorgânicos e sintetizam moléculas orgânicas que modificam as propriedades químicas e físicas do solo.

Organismos adicionais no solo, como insetos, nematóides e minhocas, também alteram o ecossistema do solo de uma maneira que afeta direta ou indiretamente as reações químicas.

Esses organismos processam fisicamente materiais orgânicos derivados de plantas antes da degradação bioquímica por microrganismos. A liberação de nutrientes de materiais orgânicos é acelerada porque a meso e macrofauna expõem mais área de superfície de matéria orgânica à degradação microbiana e redistribuem tais materiais no solo para áreas de intensa atividade microbiana.

Além disso, a bioturbação também pode causar alterações físicas na estrutura do solo que aumentam o espaço poroso ou modificam o movimento da água. Mudanças na concentração de O2 ou no teor de água do solo controlarão as reações bióticas e abióticas, alterando as taxas de ciclagem de nutrientes e degradação da matéria orgânica.

As raízes das plantas também modificam o solo produzindo uma zona de intensa atividade biológica chamada rizosfera. Esta é uma região do solo influenciada pela raiz, na maioria das vezes delineada pela comparação dos números microbianos a maior distância da superfície da raiz. Compostos de carbono exsudados ou liberados das raízes são usados como fonte de alimento por microorganismos, causando aumento do crescimento e da atividade. Números microbianos acima dos do solo a granel, que não exibe influência de raízes, indicam que a rizosfera se estende até 5 milímetros ou menos. Os microrganismos da rizosfera que capitalizam o carbono da raiz da planta interagem física e bioquimicamente com a raiz, potencialmente produzindo efeitos positivos ou negativos no crescimento da planta.

Química do solo

As disponibilidades biológicas e os fenômenos de transporte de íons e moléculas no solo são controlados pelo tipo de ligação que ocorre com a fase sólida.

Íons como aqueles normalmente formados quando os solos são corrigidos com fertilizantes inorgânicos interagem com argila de alta área superficial e colóides húmicos para formar complexos de esfera externa ou interna.

Os complexos de esfera externa resultam quando os íons, atraídos eletrostaticamente para uma superfície coloidal de carga oposta, retêm sua casca de moléculas de água hidratantes. Esses íons soltos satisfazem o excesso de carga positiva ou negativa do colóide, mas são separados da superfície do colóide por uma ou mais camadas de água. Em contraste, os complexos da esfera interna se formam quando o íon perde sua água de hidratação para formar uma ligação covalente muito mais forte com o colóide. Os íons nutrientes mantidos em complexos da esfera externa estão disponíveis para as plantas porque podem ser trocados com íons de mesma carga, mas os nutrientes mantidos por um mecanismo da esfera interna não estão disponíveis até que a ligação covalente seja quebrada.

A maioria dos solos contém uma CEC líquida frequentemente relatada em centimoles de carga por quilograma de solo (cmol_c/kg).

As características biológicas e físicas do solo são controladas pela quantidade de CEC e os cátions específicos envolvidos. Solos dominados por argilas de alta área superficial ou húmus exibem as CECs mais altas, enquanto solos com grandes quantidades de areia ou lodo e apenas pequenas quantidades de húmus exibem CECs muito mais baixas. Cátions altamente carregados com pequenos raios hidratados, como Al³⁺, são mais firmemente retidos no CEC e menos propensos a trocas do que cátions maiores e menos carregados, como Na⁺. Essa relação geral é substituída quando um complexo específico da esfera interna se forma, como entre Cu²⁺ e húmus, ou K⁺ e argila. Um exemplo ainda mais dramático é o de dois nutrientes vegetais, NO₃ e PO₄³. O NO₃ carregado negativamente é facilmente lixiviado do solo, mas o PO₄³ é retido com bastante força porque forma um complexo de esfera interna.

A porcentagem de CEC ocupada por cátions específicos influencia o pH do solo e as características associadas relevantes para o crescimento das plantas e atividade biológica do solo.

Apenas os cátions mais fortemente retidos permanecem em solos em áreas de alta pluviosidade. O Al³⁺ domina a CEC, hidrolisando-se quando liberado da fase sólida para a solução do solo para formar solos ácidos com valores de pH muitas vezes abaixo de 5.

Al³⁺ + H₂O  AlOH²⁺ + H⁺

Em contraste, solos localizados em áreas de menor pluviosidade acumulam cátions menos fortemente ligados, como Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e apresentam valores de pH mais altos entre 5 e 7. Nas regiões mais áridas, grandes quantidades de sódio e cálcio geradores de OH- os sais se acumulam, fazendo com que os valores de pH do solo excedam 7. O crescimento das plantas é ótimo em solos com valores de pH entre 5,5 e 6,5 porque a toxicidade do alumínio ocorre em valores de pH mais baixos e as limitações de nutrientes causadas por valores de pH mais altos são evitadas.

Microbiologia e Bioquímica do Solo

Transformações bioquímicas catalisadas em grande parte por microrganismos são necessárias para a produtividade sustentada de todos os ecossistemas.

Nutrientes sequestrados em materiais orgânicos e adicionados na forma de fertilizantes são ciclados por microorganismos

Em sua busca por energia, equivalentes redutores e carbono. Os microrganismos crescem e se reproduzem pela oxidação de materiais orgânicos ou inorgânicos, liberando assim elétrons. Os elétrons são passados por uma série de transportadores alinhados em um gradiente termodinâmico projetado para capturar energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP).

Elétrons adicionais provenientes de materiais orgânicos ou inorgânicos são usados para fornecer equivalentes redutores necessários para sintetizar os constituintes das células. O carbono para o crescimento celular é obtido dos materiais orgânicos sendo oxidados ou capturados na forma de CO₂ se os materiais inorgânicos estiverem sendo oxidados.

Os processos de redução-oxidação são, portanto, centrais para a química agrícola porque a oxidação da fonte de elétrons e a redução do sumidouro de elétrons modificam profundamente as características químicas do respectivo elemento e, portanto, seu comportamento e disponibilidade biológica no ambiente. Por exemplo, os processos de oxidação microbiana convertem compostos orgânicos em CO₂, um gás, e NH₄⁺, um cátion, em NO₃-, um ânion.

Os elétrons obtidos nestas oxidações são passados para um aceptor de elétrons terminal.

Microorganismos usam aceptores terminais de elétrons em uma sequência que maximiza o rendimento de energia começando com O₂ e prosseguindo através de NO₃-, Mn⁴⁺, Fe³⁺, SO₄^2- e finalmente CO₂, que após a redução produzem H₂O, N₂, Mn²⁺, Fe²⁺, H₂S e CH₄, respectivamente.

Manipulação Humana de Ecossistemas Agrícolas

A produção de alimentos e fibras é normalmente otimizada pelo gerenciamento cuidadoso do ecossistema agrícola. Compostos orgânicos sintéticos são frequentemente aplicados para controlar pragas de plantas, incluindo ervas daninhas, insetos, nematóides e patógenos fúngicos. O destino do pesticida é controlado pela sorção à fase sólida e pela taxa de degradação. Como a maioria dos solos tem um CEC, os pesticidas catiônicos são tão fortemente retidos pelo solo que normalmente são biologicamente indisponíveis. Pesticidas ácidos fracos contendo carboxila, hidroxilas fenólicas ou grupos funcionais aminossulfonila são fracamente retidos pelo solo e, portanto, mais propensos a lixiviar ou mover-se para fora do local. Bases fracas, que podem existir como moléculas carregadas positivamente ou não, e compostos não iônicos, são intermediários em sua suscetibilidade de se mover para fora do local e causar contaminação ambiental. No entanto, a rápida degradação de alguns pesticidas para formar produtos benignos elimina o tempo disponível para o transporte, diminuindo o potencial de problemas ambientais.

Mecanismos bióticos e abióticos catalisam reações degradativas, cuja velocidade é controlada pela estrutura química do pesticida.

Com o advento de técnicas moleculares e a capacidade de transferir genes, surgiu uma área adicional de preocupação: a introdução de genes estranhos em espécies de plantas para aumentar a produtividade das culturas. Além disso, temos a capacidade de produzir uma variedade de produtos químicos farmacêuticos em plantas geneticamente modificadas usando o que tem sido chamado de “culturas agrícolas”.

David Suzuki e Holly Dressel em From Naked Ape to Superspecies comentaram sobre tais manipulações genéticas, abordando os riscos de colocar genes de uma espécie em outra. Não apenas é possível a transferência direta de genes de um organismo vivo para outro, mas o DNA extracelular preservado em sistemas do solo também está potencialmente disponível para transferência, aumentando ainda mais os riscos ambientais.

A química agrícola está mais frequentemente ligada à produção de alimentos e fibras, especificamente para consumo humano. Jared Diamond em Guns, Germs, and Steel argumenta de forma bastante convincente que foi nossa habilidade de domesticar plantações e eliminar a necessidade de caça e coleta que permitiu o estabelecimento de assentamentos permanentes e o desenvolvimento de sociedades tecnologicamente avançadas.

O consequente aumento da população humana levou a uma enorme pressão para produzir alimentos adicionais a partir de recursos finitos. O aumento da produção agrícola, em combinação com o consumo adicional de recursos e a geração de resíduos, tem causado degradação ambiental. Ao compreender os conceitos-chave da química agrícola, podemos utilizar os recursos do solo para produzir um suprimento adequado de alimentos e proteger o meio ambiente.

Fonte: www.portaldahorticultura.xpg.com.br/www.encyclopedia.com/www.webciencia.es/www.agroecologiaparana.com.br