Texto: Karina Ninni | Agência FAPESP

Pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram, em parceria com um produtor de antúrios de Holambra, no interior de São Paulo, um filme à base de algas e nanocelulose que substitui, com vantagens, o material importado usado pelo agricultor como recipiente para reproduzir a planta. Isso porque o filme criado pelos brasileiros é capaz de liberar fertilizante lentamente no substrato. Com adaptações, poderá ser utilizado na reprodução de diversas culturas, além do ornamental antúrio.

“No caso do antúrio, nosso parceiro usa um recipiente fabricado por uma empresa estrangeira para reproduzir o tecido vegetal em laboratório. Essa empresa produz um papel e uma máquina. Outros empreendedores compram o papel e a máquina e fornecem esses vasinhos que, segundo ele, são muito caros�? explica à Agência FAPESP Claudinei Fonseca Souza, do Grupo de Pesquisa em Engenharia de Água, Solo e Meio Ambiente da UFSCar, no campus de Araras.

Em busca de um diferencial em relação ao produto importado, a equipe da UFSCar teve a ideia de usar a carragena (substância extraída de algas vermelhas) e o alginato (obtido de algas marinhas marrons) como meio para armazenar um fertilizante, o MAP (fosfato monoamônico, composto químico de fórmula NH₄H₂PO�?, amplamente empregado em diversas culturas.

“O desafio na utilização de polímeros como a carragena e o alginato está na obtenção de materiais com resistência, já que eles tendem a se dissolver rapidamente em contato com a água. Por isso, adicionamos nanofibras de celulose ao material, em diferentes concentrações, na expectativa de melhorar suas propriedades mecânicas, físicas, químicas e térmicas�? conta o pesquisador.

Assim, a equipe obteve um filme com o qual moldou vasinhos (de 4 centímetros de altura por 3,5 cm de diâmetro) que podem substituir aqueles tradicionalmente usados na reprodução da planta.

“Esse filme tem de manter a estrutura da planta, mas não pode oferecer resistência ao sistema radicular. Ou seja, tem de ser resistente, mas não muito. Por isso, fizemos o teste agregando de 1% até 5% de nanocelulose ao material. Obtivemos o melhor resultado com 4%. Nossa intenção agora é patentear o material e partir para testes com outras culturas�? adianta Souza.

Ele ressalta que a raiz tem dupla importância para a planta: primeiro, de suporte, e segundo na absorção de água e nutrientes. “Ao conceber o material, não podemos esquecer de nenhuma delas. A partir desse filme com 4% de nanocelulose, passamos para o teste em campo, que ainda não foi publicado. Usamos uma técnica que consegue dar uma ideia do material liberado a partir da condutividade elétrica do solo. Fizemos também um teste de degradação. A cada 30 dias íamos até Holambra, coletávamos as plantas e fazíamos uma avaliação. E observamos que o material desaparece após 90 dias.�?/p>

De acordo com Souza, a liberação dos nutrientes acontece por diferença de potencial entre o material enriquecido com fertilizante e o substrato da planta, que não contém a substância.

“Estamos testando numa condição real, no campo, fazendo igualzinho o agricultor. Com amparo, portanto, da agronomia. Há técnicas pelas quais se consegue monitorar a liberação do material quase em tempo real.�?/p>

O trabalho, publicado na revista Cellulose, teve apoio da FAPESP por meio de Auxílio à Pesquisa Regular concedido à professora Roselena Faez, segunda autora do artigo.

Vantagens

Em laboratório, os cientistas fizeram placas de 10×20 centímetros do material em uma impressora 3D de filamentos ABS (resina termoplástica derivada do petróleo, obtida a partir da combinação de três monômeros: acrilonitrila, butadieno e estireno). Depois, enrolaram o filme em um gabarito de aço redondo e colaram para formar os vasinhos.

“Nessas placas, conseguimos fazer umas ranhuras que facilitam a saída das raízes. E a própria raiz, depois que vai crescendo, faz uma espécie de reforço do material�? diz Souza.

Para ele, é perfeitamente possível produzir o filme em grande escala, pois o Brasil tem facilidade de acesso a algas e é o maior produtor de celulose do mundo. “Só que, para chegar em escala, precisamos desenvolver essa parte final, analisar os resultados do trabalho de campo e patentear o material. Estamos procurando matérias-primas que existam em abundância e tenham preço bom, porque não adianta nada desenvolver um filme excelente e muito caro, que não chega ao agricultor.�?/p>

Souza ressalta que o filme à base de algas e nanocelulose tem diversas vantagens: promove a economia de fertilizante, pois há menos perda por lixiviação (a alga segura os compostos, que não são levados pela chuva ou irrigação) e pode evitar a utilização de plástico, pois o filme também se presta a substituir as esferas de microplástico usadas pela agricultura em larga escala para liberação de fertilizantes. “Utiliza-se a mesma técnica de inserção de fertilizante nas esferinhas de plástico, só que nosso material é biodegradável. Depois de 90 dias, ele praticamente desaparece.�?/p>

O artigo Enhancing marine algae composites with cellulose nanofibrils for sustainable nutrient management pode ser acessado em: //link.springer.com/article/10.1007/s10570-024-05947-0#Ack1.

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Uma nova versão do sensor IGstat foi finalizada pela Embrapa Instrumentação e já está à disposição dos agricultores, ajudando a aumentar a produtividade e a reduzir o consumo de energia e de água, tanto em ambientes protegidos como em campo aberto. A Embrapa Instrumentação é uma das unidades de pesquisa da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária e está localizada no município de São Carlos.

O aparelho recebeu melhorias no processo de fabricação e de aferição e na sua instrumentação de controle. De baixo custo, o dispositivo automatizado regula o fornecimento de água com base na umidade do solo. As plantas recebem a quantidade ideal e no momento certo, tornando a produção de pequenos e grandes produtores mais eficiente com o manejo adequado da irrigação.

Desenvolvido em parceria com a empresa Tecnicer Tecnologia Cerâmica e comercializado pela startup Pitaya Irrigação, ambas localizadas em São Carlos, o sensor tem a vantagem de irrigar mesmo na ausência de informações técnicas específicas sobre os tipos de solo e lâminas de irrigação definidas pelos coeficientes de cultura como evapotranspiração por cultura e região.

O sensor tem patentes no Brasil e Estados Unidos e pode ser produzido com diferentes especificações e preços, conforme a aplicação, e atender a agricultores de horticultura, fruticultura, floricultura, cereais e culturas anuais em geral, além de poder ser utilizado em vários sistemas como os de aspersão, gotejamento e inundação. Dessa forma, é capaz de irrigar um ponto específico, como um vaso de planta, ou áreas de jardins, hortas, estufas e em campo, em qualquer bioma brasileiro.

Os estudos para aperfeiçoar o sensor IGstat contaram com apoio da FAPESP.

Avanços tecnológicos

A maioria dos sensores disponíveis no mercado para medir a umidade do solo é importada e tem custo elevado. De fabricação nacional, o sensor IGstat é alternativa para uma aplicação mais eficiente de água na agricultura, setor que usa aproximadamente 70% de toda a água utilizada globalmente, de acordo com dados da Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO).

Para garantir o controle de qualidade dos sensores, de forma rápida, os pesquisadores desenvolveram um painel pneumático de testes e aferição, capaz de medir conjuntos de dez sensores por vez, de maneira totalmente automática.

“O painel é um equipamento de laboratório automatizado composto por uma bomba de ar, controlador de pressão, válvulas solenoides e software de controle. Além disso, foram implementadas melhorias na robustez e confiabilidade do controlador Irriga Fácil, incluindo aprimoramentos no regulador de pressão de ar, pressostato e temporizador programável�? conta o pesquisador da Embrapa Instrumentação Carlos Manoel Pedro Vaz, coordenador da pesquisa.

Juliana Polizel, CEO da startup Pitaya, diz que mais de 600 sensores já foram testados em laboratório, estufa e em campo, em culturas como tomate, alface, pimenta, banana, morango e café, em quatro Estados: Minas Gerais, Pará, Rio Grande do Sul e São Paulo, e até na Arábia Saudita.

O IGstat é usado para controlar ou indicar a necessidade de irrigação automática de quatro tecnologias: Rega Vaso, para irrigação de vasos; Indicador de Irrigação, para manejo com indicação visual em mililitros por setor e por dia; Irriga Fácil, destinado ao controle de pequenas áreas; e Irriga Digital, para controle de grandes áreas.

Como funciona

Com apenas 6 centímetros de comprimento e 2 centímetros de diâmetro, o sensor é formado por uma cápsula porosa, um núcleo de partículas de microesferas de vidro e duas mangueiras para entrada e saída do ar, ou seja, funciona por meio de um sistema pneumático.

Vaz explica que, em solo úmido, não há passagem de ar pelo dispositivo; mas, quando atinge um valor de umidade crítica para determinada cultura, o ar passa pelo sensor, causando uma diminuição da pressão na mangueira. “Em seguida, um pressostato envia um sinal elétrico para acionar a bomba de irrigação. O desligamento ocorre também de forma automática. Quando a água adicionada ao solo atinge o sensor, a pressão de ar aumenta, ativando o pressostato para interromper o fornecimento de água pela bomba de irrigação�? esclarece o pesquisador.

Ele acrescenta que os sensores são customizados em função do valor crítico (limiar) da tensão da água no solo �?força com que a água é retida no solo �?para cada cultura, conforme dados disponíveis em publicações e recomendações técnicas. Para isso, são utilizadas diferentes granulometrias de esferas de vidro.

Economia e produtividade

A utilização da tecnologia IGstat, instalada na profundidade das raízes das plantas, tem gerado impactos econômicos, sociais e ambientais positivos. Em experimento com o Irriga Fácil, realizado com alface crespa em estufa, no Laboratório de Referência Nacional em Agricultura de Precisão (Lanapre), em São Carlos, o sensor apresentou resultados bastante satisfatórios comparados à irrigação convencional.

No processo convencional por rega fixa, Vaz conta que a hortaliça foi irrigada com 300 mililitros de água por vaso, diariamente, pela manhã, por 60 dias. “Nós observamos que, em dias mais quentes, o solo reteve toda a água, sem ocorrência de drenagem, mas, em períodos mais frescos, verificou-se perda de água por drenagem pelos vasos. Ou seja, a irrigação foi excessiva, em alguns momentos�? avaliou o pesquisador.

Além da economia de água, a fazenda também observou uma diminuição significativa no consumo de energia com sensor acoplado ao aparelho Irriga Digital. A redução foi de mais de 65%, com queda no consumo de cerca de R$ 9 mil para R$ 3 mil, mensalmente.

O Irriga Digital permite ao produtor receber os dados remotamente, pelo celular ou computador e também localmente. As informações da operação são salvas na nuvem e, mesmo sem internet, a irrigação e as medições continuam ocorrendo, sem perda de dados.

* Com informações da Embrapa.

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Artigo publicado na revista Insects determina com precisão a distância de dispersão de um tipo de vespa que neutraliza uma praga comum em áreas de produção de soja �?o Euschistus heros, inseto conhecido como percevejo-marrom. Trata-se de um grave desafio à produção de soja na América do Sul e seu controle é difícil por causa de resistência a inseticidas químicos, afirmam os autores do artigo. Já a solução, a Telenomus podisi, é uma espécie de microvespa parasitoide, descrita pelo entomologista norte-americano William Harris Ashmead em 1893.

Com o estudo conduzido por cientistas da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e da Universidade Estadual de Oklahoma (Estados Unidos), é possível aprimorar a liberação da vespa para assegurar o controle biológico do percevejo, que também afeta áreas de cultivo de algodão e girassol, além de pastagens.

A investigação científica tem recebido diversos apoios da FAPESP (projetos 18/02317-5, 19/10736-0 e 18/19782-2).

As fêmeas de T. podisi localizam ovos de E. heros nas plantas e neles depositam seus próprios ovos, interrompendo o desenvolvimento do percevejo-marrom no início do ciclo de desenvolvimento.

“Os ovos da praga tornam-se de coloração escura e dão origem a novas vespas, em vez de novos percevejos. Na sequência, essas vespas vão parasitar mais ovos da praga�? detalha Regiane Cristina de Oliveira, professora do Departamento de Proteção Vegetal da Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA) da Unesp, campus de Botucatu. Para oferecer aos produtores a forma correta de utilização do defensivo agrícola natural, vários estudos foram realizados para entender como deve ser liberado �?qual a quantidade de vespas e a melhor distância entre os pontos de liberação, entre outros aspectos.

O grupo de pesquisadores verificou em condições de campo que a capacidade de dispersão de T. podisi, influenciada pelo estágio de crescimento da soja, variou entre 31 e 39 metros. A taxa máxima de parasitismo de ovos de percevejos foi de cerca de 60%. Com base nesses resultados, os autores recomendam que os pontos de liberação das vespas sejam espaçados no máximo 30 metros entre si para fornecer controle eficaz da praga, uma das mais agressivas da cultura da soja. O E. heros causa prejuízos nas vagens (pode impor perda de até 30% do potencial produtivo). No outono, o inseto-praga inicia a procura por abrigos sob a palhada, onde permanece até o verão. Durante esse tempo, acumula lipídios e não se alimenta, permanecendo num estado de quiescência (estado fisiológico de baixa atividade metabólica).

Como a eficácia do parasitoide depende da capacidade de encontrar hospedeiros, o conhecimento da capacidade de dispersão possibilita o ajuste da logística e da técnica de liberação. “Isso otimiza o manejo de percevejos por programas de controle biológico aplicados em extensas áreas de monocultura�? diz Oliveira, que é engenheira agrônoma formada pela Universidade Federal do Espírito Santo, mestre em entomologia agrícola pela Unesp e doutora em entomologia pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP), com pós-doutorado na Universidade Estadual do Mississippi (Estados Unidos).

Além de Oliveira, o artigo é assinado por William Wyatt Hoback e Rafael Hayashida, do Departamento de Entomologia e Patologia Vegetal da Universidade de Oklahoma, e Gabryele Ramos, Daniel Mariano Santos e Daniel de Lima Alvarez, da FCA-Unesp.

O artigo Optimizing the Release Pattern of Telenomus podisi for Effective Biological Control of Euschistus heros in Soybean pode ser lido em: www.mdpi.com/2075-4450/15/3/192.

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O sistema integrado lavoura-pecuária (ILP) consiste em combinar plantações, em especial de grãos (soja, milho e sorgo), com plantas forrageiras, utilizadas para alimentar bois e porcos, e pecuária, principalmente gado de corte, de maneira rotacional em forma de consórcio. Dessa forma, a plantação garante a maior parte da entrada de capital, enquanto os animais têm alimento à disposição até mesmo durante a estação seca e ajudam com o manejo das sementes. Com isso, há aumento da fertilidade do solo, da produtividade e da recuperação de áreas degradadas, além de redução do uso de agrotóxico, do risco de erosão, da sazonalidade da produção e dos custos operacionais. O trabalho acontece de maneira mais integrada e sustentável, já que uma atividade beneficia a outra e há menor impacto ambiental e redução nas emissões de carbono.

Em estudo divulgado na revista Remote Sensing of Environment, pesquisadores da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) descrevem um método, baseado em ferramentas de inteligência artificial, que permite identificar por imagens de satélite as áreas em que sistemas ILP estão sendo empregados. Esse conhecimento, segundo os autores, pode beneficiar a produção agropecuária brasileira de diversas maneiras.

Assinatura espectro-temporal empírica de um sistema integrado de lavoura-pecuária, ou seja, como a vegetação e o solo emitem e absorvem luz em diferentes comprimentos de onda ao longo do tempo. Na figura, o momento das atividades agrícolas de semeadura, secagem e colheita da soja, juntamente com a semeadura das pastagens e pastejo rotativo são destacados ao longo do tempo (imagem: acervo dos pesquisadores)

A pesquisa contou com financiamentos da FAPESP (projetos 21/15001-9, 18/24985-0 e 17/50205-9) e da Organização Neerlandesa para a Pesquisa Científica (NWO).

“O objetivo principal do projeto, fruto de uma colaboração internacional para abordar questões relacionadas à agricultura sustentável, foi promover a integração de dados de sensoriamento com imagens da superfície terrestre obtidas a distância utilizando técnicas de inteligência artificial, agricultura de precisão e modelos biogeoquímicos para entender e criar modelos da dinâmica desse tipo de sistema�? conta Inácio Thomaz Bueno, engenheiro florestal cujo projeto de pós-doutorado enfatiza o monitoramento de sistemas de integração lavoura-pecuária utilizando imagens de sensoriamento remoto de alta resolução espacial e temporal.

“Também focamos na necessidade de aumentar o conhecimento sobre a ILP, já que existem muitas questões ainda em aberto e há uma carência em relação a métodos eficazes para monitorar a estratégia e explorar seu potencial, além da necessidade de identificar áreas de ILP alinhadas aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável [ODS] da ONU [Organização das Nações Unidas] relacionados à agricultura, meio ambiente, desenvolvimento econômico e social.�?/p>

Metodologia

A equipe trabalhou com algoritmos de aprendizado profundo, método de inteligência artificial que ensina computadores a processar dados de forma inspirada no funcionamento do cérebro humano e que tem grande capacidade de lidar com dados complexos, como imagens de satélite ao longo do tempo, e extrair padrões desses dados para identificar de forma correta as áreas de integração lavoura-pecuária. A análise, que estudou áreas de São Paulo e Mato Grosso usando intervalos de dez e 15 dias, foi feita em quatro passos: aquisição de dados obtidos por meio de imagens PlanetScope, um sistema de geração de imagens via satélite que capturou a evolução das áreas de integração ao longo do tempo; treinamento dos algoritmos, que aprenderam a reconhecer padrões associados aos sistemas ILP; mapeamento das áreas que usam essa tecnologia de trabalho; e avaliação da precisão, que consiste na acurácia do modelo avaliada pela comparação dos resultados automáticos com dados previamente conhecidos.

Mapas temáticos finais de cobertura e uso do solo nas áreas de estudo do trabalho (imagem: acervo dos pesquisadores)

Bueno conta que esse método foi empregado para monitorar e mapear a localização de sistemas ILP a partir de imagens de satélite considerando sua dinâmica ao longo do tempo. Os resultados promissores obtidos no estudo têm o potencial de impactar positivamente a agropecuária de várias maneiras.

“A identificação precisa de áreas de ILP permite uma gestão mais eficiente dos recursos agrícolas, na qual os agricultores podem otimizar a alocação de terras e melhorar a eficiência de uso. Além disso, a diversificação de atividades pode proporcionar uma fonte adicional de renda aos produtores�? afirma. As informações detalhadas derivadas do mapeamento da ILP também oferecem uma base sólida ao processo de decisão na área de produção, já que os agricultores podem ter resoluções baseadas em informações científicas sobre práticas de cultivo, manejo de rebanhos e investimentos em diferentes áreas da propriedade.

Por fim, esse produto atua no incentivo às práticas sustentáveis de agropecuária, uma vez que o reconhecimento e o mapeamento de áreas de integração lavoura-pecuária podem apoiar políticas e programas governamentais que promovam práticas agrícolas sustentáveis, contribuindo para a regularidade do abastecimento e formação de renda do produtor rural, incluindo a implementação de incentivos financeiros e linhas de crédito específicas para apoiar a adoção de sistemas integrados.

O artigo Mapping integrated crop-livestock systems in Brazil with planetscope time series and deep learning pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425723004376.

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