Ecologia vegetal e ciência agrícola em face à intensificação sustentável da agricultura: atividade de fosfatase ácida e consórcios na produção de milho no Cerrado

Abstract

A crescente demanda global por alimentos, associada à necessidade de mitigar os impactos ambientais e preservar os recursos naturais, exige transformações nos sistemas agrícolas. Esta tese apresenta contribuições para o desenvolvimento de práticas agrícolas mais sustentáveis voltadas à produção do milho, com ênfase na colaboração interdisciplinar entre ecólogos e profissionais da produção agrícola para desenvolver práticas que otimizem o uso dos recursos naturais. Destaca-se o consórcio do milho com espécie nativa, Chloris barbata, considerando que o Cerrado é reconhecido como um valioso reservatório de recursos genéticos, com aproximadamente 500 espécies de gramíneas nativas adaptadas a baixa disponibilidade de fósforo inorgânico. Além disso, a tese aprofunda a compreensão de estratégias adaptativas das plantas, como a atividade da enzima fosfatase ácida (PASE), com o objetivo de contribuir para a redução do uso de fertilizantes fosfatados e na valorização de espécies nativas em consórcio com o milho no Cerrado. Um capítulo aborda a importância de uma colaboração mais ativa dos ecólogos e profissionais da produção agrícola para promoverem uma produção agrícola em larga escala mais sustentável. Os ecólogos trazem uma perspectiva única sobre os processos ecológicos que regem a biodiversidade, a fisiologia vegetal e a funcionalidade dos ecossistemas, desempenhando um papel crucial no desenvolvimento de tecnologias e manejos mais inovadores, equilibrados e sustentáveis. Essas contribuições são essenciais para promover a conservação ambiental, ao mitigar os impactos da produção agrícola e reduzir o uso de fertilizantes. É fundamental compreender que a conservação ambiental e a produção agrícola possuem uma importância mútua e decisiva para o futuro da humanidade. Os demais estudos se concentraram na avaliação da dinâmica da PASE radicular do milho e do solo, na determinação da PASE radicular do milho em diferentes estádios de desenvolvimento e consórcios com gramíneas nativas e exóticas, em tratamentos de fertilização com redução da fertilização fosfatada e aumento da nitrogenada. Os resultados apontam que o equilíbrio entre nitrogênio e fósforo no solo é um fator-chave para estimular a PASE, permitindo a redução de fertilizantes sem comprometer o desenvolvimento do milho e indicam o estádio vegetativo V7-V8 como o momento ideal para a determinação da PASE radicular do milho. O consórcio do milho com Chloris barbata apresentou ser uma alternativa sustentável à substituição de espécies exóticas invasoras. Por fim, a tese contribui para o desenvolvimento de uma produção do milho mais sustentável e menos dependente de fertilizantes fosfatados, fornecendo subsídios para a seleção de genótipos de milho mais eficientes na absorção de fósforo, por meio da PASE, além de promover o uso de consórcios com espécies nativas.

The growing global demand for food, combined with the need to mitigate environmental impacts and preserve natural resources, requires transformations in agricultural systems. This thesis provides contributions to the development of more sustainable agricultural practices for maize production, emphasizing interdisciplinary collaboration among ecologists and agricultural professionals to optimize the use of natural resources. It highlights the intercropping of maize with the native species Chloris barbata, considering that the Cerrado is recognized as a valuable genetic reservoir, with approximately 500 native grass species adapted to low inorganic phosphorus availability. Moreover, the thesis deepens the understanding of adaptive plant strategies, such as the activity of the enzyme acid phosphatase (PASE), aiming to reduce the use of phosphate fertilizers and to promote the value of native species intercropped with maize in the Cerrado. One chapter discusses the importance of more active collaboration among ecologists and agricultural professionals to advance more sustainable large-scale agricultural production. Ecologists offer a unique perspective on the ecological processes governing biodiversity, plant physiology, and ecosystem functionality, playing a crucial role in the development of innovative, balanced, and sustainable technologies and management practices. These contributions are essential for enhancing environmental conservation by mitigating the impacts of agricultural production and reducing the use of fertilizers. It is fundamental to understand that environmental conservation and agricultural production have a mutual and decisive importance for humanity's future. The other studies focused on evaluating the dynamics of maize root and soil PASE, determining maize root PASE at different developmental stages and in intercropping systems with native and exotic grasses under reduced phosphate and increased nitrogen fertilization treatments. The results indicate that the balance between nitrogen and phosphorus in the soil is a key factor in stimulating PASE, enabling fertilizer reduction without compromising maize development. Additionally, they identify the V7-V8 vegetative stage as the ideal moment for determining maize root PASE. Intercropping maize with Chloris barbata proved to be a sustainable alternative to replacing invasive exotic species. Finally, the thesis contributes to the development of more sustainable maize production with reduced dependency on phosphate fertilizers, providing insights for selecting maize genotypes more efficient in phosphorus uptake through PASE. Furthermore, it promotes the use of intercropping systems with native species to enhance sustainability.