Cultura de cobertura

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Em agricultura, as culturas de cobertura são plantas cultivadas para cobrir o solo, em vez de serem colhidas. Essas culturas gerenciam a erosão do solo, a fertilidade do solo, a qualidade do solo, a água, as ervas daninhas, pragas, doenças, e a biodiversidade em um agroecossistema—um sistema ecológico manejado e moldado por humanos.

As culturas de cobertura podem aumentar a atividade microbiana [en] no solo, o que tem um efeito positivo na disponibilidade de nitrogênio, na absorção de nitrogênio pelas culturas-alvo e nos rendimento das culturas. Elas reduzem os riscos de poluição da água e removem CO2 da atmosfera.[1] As culturas de cobertura podem ser plantadas fora da estação, após a colheita da cultura principal. Elas são culturas de suporte, pois aumentam a sobrevivência da cultura principal colhida e frequentemente são cultivadas durante o inverno.[2][3] Nos Estados Unidos, o cultivo de culturas de cobertura pode custar até 35 dólares por acre.[4]

Erosão do solo

Ver artigo principal: Erosão

Embora as culturas de cobertura possam desempenhar múltiplas funções em um agroecossistema simultaneamente, elas são frequentemente cultivadas com o único propósito de prevenir a erosão do solo. A erosão do solo é um processo que pode reduzir irreparavelmente a capacidade produtiva de um agroecossistema.

As culturas de cobertura reduzem a perda de solo ao melhorar a estrutura do solo e aumentar a infiltração, protegendo a superfície do solo, dispersando a energia das gotas de chuva e reduzindo a velocidade do movimento da água sobre a superfície do solo.[5] Estandes densos de culturas de cobertura reduzem fisicamente a velocidade da chuva antes que ela entre em contato com a superfície do solo, prevenindo respingos no solo e a escorrência superficial erosiva.[6] Além disso, vastas redes de raízes de culturas de cobertura ajudam a ancorar o solo no lugar e aumentam a porosidade do solo, criando redes de habitat adequadas para a macrofauna do solo.[7] Isso mantém o enriquecimento do solo adequado para os próximos anos.

Gestão da fertilidade do solo

Ver artigo principal: Adubação verde
Cultura de cobertura de rabanete de lavoura no início de novembro.
Cultura de cobertura de rabanete de lavoura no início de novembro.

Um dos principais usos das culturas de cobertura é aumentar a fertilidade do solo. Esses tipos de culturas de cobertura são chamados de "adubo verde". Elas são usadas para gerenciar uma variedade de macronutrientes e micronutrientes do solo. Dos vários nutrientes, o impacto que as culturas de cobertura têm na gestão do nitrogênio recebeu a maior atenção de pesquisadores e agricultores, pois o nitrogênio é frequentemente o nutriente mais limitante na produção agrícola.

Frequentemente, as culturas de adubo verde são cultivadas por um período específico e, em seguida, aradas antes de atingirem a maturidade total para melhorar a fertilidade e a qualidade do solo. Os caules deixados bloqueiam o solo, evitando que ele seja erodido.

As culturas de adubo verde são comumente leguminosas, o que significa que fazem parte da família das ervilhas, Fabaceae. Essa família é única, pois todas as espécies produzem vagens, como feijão, lentilha, tremoço e alfafa. As culturas de cobertura leguminosas são tipicamente ricas em nitrogênio e podem fornecer a quantidade necessária de nitrogênio para a produção agrícola. Na agricultura convencional, esse nitrogênio é normalmente aplicado na forma de fertilizante químico. Na agricultura orgânica, os insumos de nitrogênio podem assumir a forma de fertilizantes orgânicos [en], composto, sementes de culturas de cobertura e fixação por culturas de cobertura leguminosas.[8] Essa qualidade das culturas de cobertura é chamada de valor de substituição de fertilizante.[9]

Outra qualidade única das culturas de cobertura leguminosas é que elas formam relações simbióticas com as rizobactérias que residem nos nódulos radiculares das leguminosas. O tremoço (Lupinus) é nodulado pelo microrganismo do solo Bradyrhizobium [en] sp.. Bradyrhizobia são encontradas como microsimbiontes em outras culturas leguminosas (Argyrolobium, Lotus, Ornithopus, Acacia, Lupinus) de origem mediterrânea. Essas bactérias convertem o gás nitrogênio atmosfericamente indisponível ( N2) em amônio biologicamente disponível ( NH+
4) por meio do processo de fixação biológica de nitrogênio. Em geral, as culturas de cobertura aumentam a atividade microbiana do solo, o que tem um efeito positivo na disponibilidade de nitrogênio no solo, na absorção de nitrogênio pelas culturas-alvo e nos rendimentos das culturas.[8]

Antes do advento do processo Haber-Bosch, um método intensivo em energia desenvolvido para realizar a fixação industrial de nitrogênio e criar fertilizantes químicos de nitrogênio, a maior parte do nitrogênio introduzido nos ecossistemas provinha da fixação biológica de nitrogênio.[10] Alguns cientistas acreditam que a fixação biológica de nitrogênio em larga escala, alcançada principalmente por meio do uso de culturas de cobertura, é a única alternativa à fixação industrial de nitrogênio no esforço para manter ou aumentar os níveis futuros de produção de alimentos.[11][12] A fixação industrial de nitrogênio tem sido criticada como uma fonte insustentável de nitrogênio para a produção de alimentos devido à sua dependência de energia de combustíveis fósseis e aos impactos ambientais associados ao uso de fertilizantes químicos de nitrogênio na agricultura.[13] Esses impactos ambientais generalizados incluem perdas de fertilizantes nitrogenados para cursos d'água, o que pode levar à eutrofização (carga de nutrientes) e à consequente hipóxia (esgotamento de oxigênio) de grandes corpos d'água.

Um exemplo disso é na bacia do Vale do Mississippi, onde anos de carga de fertilizantes nitrogenados no sistema hídrico a partir da produção agrícola resultaram em uma zona morta [en] hipóxica anual de verão ao largo do Golfo do México, que atingiu uma área de mais de 22.000 quilômetros quadrados em 2017.[14][15] A complexidade ecológica da vida marinha nessa zona tem diminuído como consequência.[16]

Além de trazer nitrogênio para os agroecossistemas por meio da fixação biológica de nitrogênio, tipos de culturas de cobertura conhecidas como "cultura de captura" são usadas para reter e reciclar o nitrogênio do solo já presente. As culturas de captura absorvem o nitrogênio excedente remanescente da fertilização da cultura anterior, evitando que ele seja perdido por lixiviação,[17] ou por desnitrificação gasosa ou volatilização.[18] As culturas de captura são tipicamente espécies de cereais anuais de crescimento rápido, adaptadas para captar eficientemente o nitrogênio disponível no solo.[19] O nitrogênio fixado na biomassa da cultura de captura é liberado de volta ao solo uma vez que a cultura principal é incorporada como adubo verde ou começa a se decompor.

Um exemplo do uso de adubo verde vem da Nigéria, onde a cultura de cobertura com Mucuna pruriens (feijão-veludo) foi encontrada para aumentar a disponibilidade de fósforo no solo após a aplicação de fosfato de rocha por um agricultor.[20]

Gestão da qualidade do solo

As culturas de cobertura também podem melhorar a qualidade do solo ao aumentar os níveis de matéria orgânica do solo por meio da adição de biomassa de culturas de cobertura ao longo do tempo. O aumento da matéria orgânica do solo melhora a estrutura do solo [en], bem como as capacidades de retenção e tamponamento de água e nutrientes do solo.[21] Isso também pode levar ao aumento do sequestro de carbono no solo, que tem sido promovido como uma estratégia para ajudar a compensar o aumento dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera.[22][23][24]

A qualidade do solo é gerenciada para produzir condições ideais para que as culturas prosperem. Os principais fatores que afetam a qualidade do solo são a salinização do solo, o pH, o equilíbrio de microrganismos e a prevenção da contaminação do solo. Observa-se que, se a qualidade do solo for adequadamente gerenciada e mantida, ela forma a base para um ambiente saudável e produtivo. Pode-se projetar e gerenciar uma cultura que produza um ambiente saudável por um tempo considerável.[25]

Gestão da água

Ao reduzir a erosão do solo, as culturas de cobertura frequentemente também diminuem a taxa e a quantidade de água que escoa do campo, o que normalmente representaria riscos ambientais para os cursos d'água e ecossistemas a jusante.[26] A biomassa das culturas de cobertura atua como uma barreira física entre a chuva e a superfície do solo, permitindo que as gotas de chuva escorram gradualmente pelo perfil do solo. Além disso, como mencionado acima, o crescimento das raízes das culturas de cobertura resulta na formação de poros no solo, que, além de melhorar o habitat da macrofauna do solo, fornecem caminhos para a água se filtrar pelo perfil do solo, em vez de escoar como fluxo superficial. Com o aumento da infiltração de água, o potencial para armazenamento de água no solo e a recarga de aquíferos pode ser melhorado.[27]

Pouco antes de as culturas de cobertura serem eliminadas (por práticas como corte, aração, gradagem, rolagem ou aplicação de herbicidas), elas contêm uma grande quantidade de umidade. Quando a cultura de cobertura é incorporada ao solo ou deixada na superfície do solo, ela frequentemente aumenta a umidade do solo. Em agroecossistemas onde a água para a produção agrícola é escassa, as culturas de cobertura podem ser usadas como cobertura morta para conservar água, sombreando e resfriando a superfície do solo. Isso reduz a evaporação da umidade do solo e ajuda a preservar os nutrientes do solo.[28]

Gestão de ervas daninhas

Cultura de cobertura em Dakota do Sul.
Cultura de cobertura em Dakota do Sul.

Estandes densos de culturas de cobertura frequentemente competem bem com ervas daninhas durante o período de crescimento da cultura de cobertura e podem impedir que a maioria das sementes de ervas daninhas germinadas complete seu ciclo de vida e se reproduza. Se a cultura de cobertura for achatada na superfície do solo em vez de incorporada ao solo como adubo verde após o término de seu crescimento, ela pode formar um tapete quase impenetrável. Isso reduz drasticamente a transmissão de luz para as sementes de ervas daninhas, o que, em muitos casos, reduz as taxas de germinação das sementes de ervas daninhas.[29] Além disso, mesmo quando as sementes de ervas daninhas germinam, elas frequentemente esgotam a energia armazenada para o crescimento antes de desenvolverem a capacidade estrutural necessária para romper a camada de proteção da cultura de cobertura. Isso é frequentemente chamado de efeito sufocante da cultura de cobertura.[30]

Algumas culturas de cobertura suprimem ervas daninhas tanto durante o crescimento quanto após a morte.[31] Durante o crescimento, essas culturas de cobertura competem vigorosamente com as ervas daninhas por espaço, luz e nutrientes disponíveis, e após a morte, elas sufocam a próxima onda de ervas daninhas formando uma camada de proteção na superfície do solo.[32] Por exemplo, pesquisadores descobriram que, ao usar o trevo Melilotus officinalis como cultura de cobertura em um sistema de pousio melhorado (onde um período de pousio é intencionalmente melhorado por várias práticas de manejo, incluindo o plantio de culturas de cobertura), a biomassa de ervas daninhas representava apenas entre 1–12% da biomassa total em pé no final da temporada de crescimento da cultura de cobertura.[31] Além disso, após o término da cultura de cobertura, os resíduos de trevo suprimiram as ervas daninhas a níveis 75–97% menores do que em sistemas de pousio (sem o trevo).

Ervilhaca-peluda (Vicia villosa) como cultura de cobertura.
Ervilhaca-peluda (Vicia villosa) como cultura de cobertura.

Além da supressão física ou baseada em competição de ervas daninhas, certas culturas de cobertura são conhecidas por suprimir ervas daninhas por meio de alelopatia.[33][34] Isso ocorre quando certos compostos bioquímicos das culturas de cobertura são degradados e se tornam tóxicos ou inibem a germinação de sementes de outras espécies vegetais. Alguns exemplos bem conhecidos de culturas de cobertura alelopáticas são Secale cereale (centeio), V. villosa (ervilhaca-peluda), Trifolium pratense (trevo-violeta), Sorghum bicolor (sorgo) e espécies da família Brassicaceae, particularmente mostardas.[35]

Em um estudo, os resíduos da cultura de cobertura de centeio foram encontrados para fornecer entre 80% e 95% de controle de ervas daninhas de folhas largas no início da temporada quando usados como proteção durante a produção de diferentes culturas comerciais, como soja, tabaco, milho e girassol.[36] Em geral, as culturas de cobertura não precisam competir com as culturas comerciais, pois podem ser cultivadas e terminadas cedo na temporada antes que outras culturas comerciais sejam estabelecidas.[32]

Em um estudo de 2010 divulgado pelo Agricultural Research Service (ARS) dos EUA,[37] cientistas examinaram como as taxas de semeadura de centeio e os padrões de plantio afetaram a produção de culturas de cobertura. Os resultados mostram que o plantio de mais quilos por acre de centeio aumentou a produção da cultura de cobertura e diminuiu a quantidade de ervas daninhas. O mesmo foi verdadeiro quando os cientistas testaram taxas de semeadura em leguminosas e aveia; uma maior densidade de sementes plantadas por acre diminuiu a quantidade de ervas daninhas e aumentou o rendimento da produção de leguminosas e aveia. Os padrões de plantio, que consistiam em fileiras tradicionais ou padrões de grade, não pareciam ter um impacto significativo na produção da cultura de cobertura ou na produção de ervas daninhas em qualquer cultura de cobertura. Os cientistas do ARS concluíram que taxas de semeadura aumentadas poderiam ser um método eficaz de controle de ervas daninhas.[38]

O Sustainable Cropping Systems Lab da Universidade de Cornell publicou um estudo em maio de 2023 investigando a eficácia do plantio sensível ao tempo e do acoplamento estratégico de variantes de culturas de cobertura com culturas comerciais filogeneticamente semelhantes. O pesquisador principal, Uriel Menalled, descobriu que, se as culturas de cobertura e comerciais forem plantadas de acordo com as descobertas de sua pesquisa, os agricultores podem reduzir o crescimento de ervas daninhas em até 99%. O estudo fornece aos agricultores um quadro abrangente para identificar culturas de cobertura que melhor se adequariam às suas rotações de cultivo existentes. Em resumo, os resultados deste estudo apoiam a compreensão de que a relação filogenética pode ser aproveitada para suprimir significativamente o crescimento de ervas daninhas.[39]

Gestão de doenças

Da mesma forma que as propriedades alelopáticas das culturas de cobertura podem suprimir ervas daninhas, elas também podem quebrar ciclos de doenças e reduzir populações de doenças bacterianas e fúngicas,[40] e nematoides parasitas.[41][42] Espécies da família Brassicaceae, como mostardas, têm mostrado amplamente suprimir populações de doenças fúngicas por meio da liberação de produtos químicos naturalmente tóxicos durante a degradação de compostos de glucosinolato em seus tecidos celulares.[43]

Gestão de pragas

Algumas culturas de cobertura são usadas como "culturas-armadilha", para atrair pragas para longe da cultura de valor e em direção ao que a praga vê como um habitat mais favorável.[44] Áreas de culturas-armadilha podem ser estabelecidas dentro de culturas, fazendas ou paisagens. Em muitos casos, a cultura-armadilha é cultivada durante a mesma temporada que a cultura alimentar produzida. A área limitada ocupada por essas culturas-armadilha pode ser tratada com um pesticida uma vez que as pragas são atraídas para a armadilha em números suficientes para reduzir suas populações. Em alguns sistemas orgânicos, os agricultores passam sobre a cultura-armadilha com um implemento baseado em aspirador de pó para retirar fisicamente as pragas das plantas e do campo.[45] Este sistema foi recomendado para ajudar a controlar percevejos Lygus [en] na produção orgânica de morango.[46] Outro exemplo de culturas-armadilha são a mostarda branca (Sinapis alba) resistente a nematoides e o rabanete (Raphanus sativus). Eles podem ser cultivados após uma cultura principal (como cereal) e atrair nematoides.[47][48][49] Quando cultivados, os nematoides eclodem e são atraídos para as raízes. Após entrarem nas raízes, eles não conseguem se reproduzir devido a uma reação de resistência hipersensível da planta. Assim, a população de nematoides é reduzida, de 70–99%, dependendo da espécie e do tempo de cultivo.

Outras culturas de cobertura são usadas para atrair predadores naturais de pragas, imitando elementos de seu habitat. Essa é uma forma de controle biológico conhecida como aumento de habitat, alcançada com o uso de culturas de cobertura.[50] As descobertas sobre a relação entre a presença de culturas de cobertura e a dinâmica populacional de predadores-pragas foram mistas, sugerindo a necessidade de informações detalhadas sobre tipos específicos de culturas de cobertura e práticas de manejo para melhor complementar uma dada estratégia de manejo integrado de pragas. Por exemplo, o ácaro predador Euseius tularensis (Congdon) é conhecido por ajudar a controlar a praga dos tripes em pomares de cítricos da Califórnia central. Pesquisadores descobriram que o plantio de várias culturas de cobertura leguminosas (como feijão-de-porco, ervilhaca peluda, e outras) forneceu pólen suficiente como fonte de alimentação para causar um aumento sazonal nas populações de E. tularensis, o que, com boa gestão, poderia potencialmente introduzir pressão predatória suficiente para reduzir as populações de tripes cítricos.[51]

Biodiversidade e fauna

Embora as culturas de cobertura sejam geralmente usadas para atender a um dos propósitos discutidos acima, elas frequentemente servem como habitats para a fauna. As culturas de cobertura adicionam pelo menos uma dimensão a mais de diversidade vegetal a uma rotação de culturas comerciais. Como a cultura de cobertura geralmente não é uma cultura de valor, seu manejo é geralmente menos intensivo, proporcionando uma janela de influência humana "suave" na fazenda. Esse manejo relativamente "leve", combinado com o aumento da heterogeneidade no campo produzida pelo estabelecimento de culturas de cobertura, aumenta a probabilidade de que uma estrutura trófica mais complexa se desenvolva para suportar um nível mais alto de diversidade da fauna.[52]

Em um estudo, pesquisadores compararam a composição de espécies de artrópodes e pássaros canoros e o uso do campo entre campos de algodão cultivados convencionalmente e com culturas de cobertura no sul dos Estados Unidos. Os campos de algodão com culturas de cobertura foram plantados com trevo, que foi deixado para crescer entre as fileiras de algodão durante o início da temporada de cultivo de algodão (cultura de cobertura em faixas). Durante a temporada de migração e reprodução, eles descobriram que a densidade de pássaros canoros era de 7 a 20 vezes maior nos campos de algodão com uma cultura de cobertura de trevo integrada do que nos campos de algodão convencionais. A abundância e biomassa de artrópodes também foram maiores nos campos com cobertura de trevo durante grande parte da temporada de reprodução dos pássaros canoros, o que foi atribuído a um aumento no suprimento de néctar floral do trevo. A cultura de cobertura de trevo melhorou o habitat dos pássaros canoros ao fornecer locais de cobertura e uma fonte de alimento aumentada devido a maiores populações de artrópodes.[53]

Ver também

  • Agroecologia - Estudo dos processos ecológicos na agricultura
  • Alelopatia - Produção de produtos bioquímicos que afetam o crescimento de outros organismos
  • Controle biológico - Controle de pragas usando outros organismos
  • Adubação verde - Material orgânico deixado em um campo agrícola para ser usado como cobertura vegetal ou corretivo do solo
  • Ciclo do nitrogênio - Ciclo biogeoquímico pelo qual o nitrogênio é convertido em várias formas químicas
  • Matéria orgânica - Matéria formada por compostos orgânicos
  • Contaminação do solo - Poluição do solo por produtos químicos produzidos pelo homem ou outras alterações

Referências

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Leitura adicional

  • SARE National. Topic: Cover Crops. [1]
  • Midwest Cover Crops Council. [2] Recursos para produtores, pesquisadores e educadores.
  • Clark, Andy, ed. (2007). Managing Cover Crops Profitably (PDF) 3ª ed. Beltsville, Maryland: Sustainable Agriculture Network 
  • Giller, K. E.; Cadisch, G. (1995). «Future benefits from biological nitrogen fixation: An ecological approach to agriculture» 1–2 ed. Plant and Soil. 174: 255–277. Bibcode:1995PlSoi.174..255G. doi:10.1007/bf00032251 
  • Hartwig, N. L.; Ammon, H. U. (2002). «50th Anniversary - Invited article - Cover crops and living mulches» 6 ed. Weed Science. 50: 688–699. doi:10.1614/0043-1745(2002)050[0688:aiacca]2.0.co;2 
  • Hill, E. C.; Ngouajio, M.; Nair, M. G. (2006). «Differential responses of weeds and vegetable crops to aqueous extracts of hairy vetch and cowpea» 3 ed. HortScience. 31: 695–700. doi:10.21273/HORTSCI.41.3.695 
  • Lu, Y. C.; Watkins, K. B.; Teasdale, J. R.; Abdul-Baki, A. A. (2000). «Cover crops in sustainable food production» 2 ed. Food Reviews International. 16: 121–157. doi:10.1081/fri-100100285 
  • Snapp, S. S.; Swinton, S. M.; Labarta, R.; Mutch, D.; Black, J. R.; Leep, R.; Nyiraneza, J.; O'Neil, K. (2005). «Evaluating cover crops for benefits, costs and performance within cropping system niches» 1 ed. Agron. J. 97: 1–11. Bibcode:2005AgrJ...97..322S. doi:10.2134/agronj2005.0322a 
  • Thomsen, I. K.; Christensen, B. T. (1999). «Nitrogen conserving potential of successive ryegrass catch crops in continuous spring barley» 3 ed. Soil Use and Management. 15: 195–200. Bibcode:1999SUMan..15..195T. doi:10.1111/j.1475-2743.1999.tb00088.x 
  • "Cover Crops", Cyclopedia of American Agriculture, vol. 2, ed. por L. H. Bailey (1911). Um artigo enciclopédico curto, fonte primária inicial sobre variedades e usos de culturas de cobertura.
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