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Manejo na produção animal pode alterar positivamente o balanço mundial de nitrogênio e fósforo

POR AUGUSTO HAUBER GAMEIRO

PRODUÇÃO DE LEITE

EM 17/09/2015

8 MIN DE LEITURA

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Há algumas semanas iniciamos aqui pelo MilkPoint discussões sobre o uso de alguns elementos químicos (nutrientes) pela agropecuária, em especial o nitrogênio (N). Neste texto daremos continuidade ao assunto adicionando o fósforo (P) na análise e procurando apresentar estimativas do balanço desses dois elementos na agropecuária mundial até o ano de 2050 e o que poderia ser feito para tornar tal balanço menos impactante ao ambiente e à sociedade.

Para embasar nossa discussão, apresentaremos os principais resultados da pesquisa elaborada por Alex Bouwman, da agência holandesa de avaliação ambiental e seus colaboradores (Bouwman et al., 2011). A pesquisa foi realizada considerando o balanço de N e P para a agropecuária do mundo como um todo, para o período de 1900 a 2050. Portanto, os resultados partem de dados reais projetando-os para o futuro por meio de estimativas e modelos matemáticos.

A produção agropecuária é a principal causa de alterações antropomórficas (causadas pelos seres humanos) nos ciclos do nitrogênio (N) e do fósforo (P). Parte significativa do N é perdida para o ambiente nas formas de gás amônia (NH3), óxido nitroso (NO2) e óxido nítrico (NO). São três gases altamente impactantes no ambiente. A amônia contribui para a eutrofização (fenômeno causado pelo excesso de nutrientes em um reservatório de água, provocando aumento excessivo de algas) e para a acidificação (dos mananciais hídricos e dos oceanos). O óxido nitroso é um dos gases causadores do efeito estufa. O óxido nítrico (NO) é um dos gases mais danosos à camada de ozônio. Outra parte do nitrogênio, bem como o fósforo, são perdidos para o ambiente pela água superficial e pelos lençóis freáticos, causando contaminação das bacias hidrográficas e, consequentemente, uma série de problemas ambientais para as mais diversas formas de vida.

No início do século XX (ano 1900), os balanços de N e de P na agropecuária estavam praticamente equilibrados, sendo que suas aplicações como insumo eram bastante pequenas. Entre 1900 e 1950 a disponibilização de N no solo praticamente dobrou atingindo 36 Tg/ano (Tg significa “teragrama” e corresponde a 1 bilhão de kg) e a aplicação de P aumentou oito vezes, para atingir 2 Tg/ano. Entre 1950 e 2000, a disponibilização mundial de N na agropecuária aumentou praticamente quatro vezes o nível de 1950, atingindo 138 Tg/N e a disponibilização de fósforo aumentou mais de cinco vezes, atingindo 11 Tg/ano. Esses aumentos expressivos permitiram a produção de um grande volume de alimentos para suprir a população crescente, porém, também tiveram o seu custo para o ambiente. Mas o pior é que a maior parte desse volume não é aproveitada pelas plantas e pelos animais, sendo simplesmente perdida para o ambiente. A agropecuária mundial ainda é muito ineficiente no uso desses e de outros elementos químicos. Isso provoca danos ao ambiente e perdas econômicas para produtores e consumidores.

Pesquisas mostram que o total de N e P gerado pela produção animal excede o total de N e P utilizado como fertilizante (ver, por exemplo, o trabalho de Bouwman et al., 2009). Dessa forma, pode-se concluir que, de fato, a atividade da produção animal é a que mais influencia o ciclo desses elementos. É difícil para nós, que trabalhamos com a agropecuária, termos que assumir este fato, mas é uma realidade que precisa ser encarada. Portanto, resta-nos pensar o que podemos fazer para tentar revertê-la. Manejos agrícolas e pecuários alternativos, a melhor integração entre a produção vegetal e a animal e o adequado balanceamento na alimentação dos animais podem reduzir efetivamente essas aplicações de N e de P. A alteração da dieta humana eventualmente também pode contribuir no contexto.

A produção animal no mundo aumentou significativamente durante o Século XX. Esse aumento foi, em grande parte, proporcionado pela intensificação dos sistemas produtivos e essa trouxe mudanças expressivas na composição da dieta dos animais: diminui-se a dependência dos chamados sistemas abertos de produção (como, por exemplo, produção a pasto), migrando-se para os sistemas de confinamento, que implicam o uso de alimentos concentrados e suplementos, tanto para monogástricos quanto para ruminantes.

É sabido que o avanço tecnológico na nutrição proporcionou maior eficiência no sentido de migração dos nutrientes para a elaboração de carne e leite e menos para a manutenção do animal. Portanto, houve aumento na conversão alimentar. Porém, esse suposto aumento de eficiência deve ser visto com as devidas ressalvas, devido aos enormes volumes de perdas de nutrientes que acontecem nos sistemas de produção vegetal que são necessários para sustentar a nutrição dos animais confinados. Ganha-se de um lado, mas perde-se do outro. O resultado final é questionável. O que importa, de fato, é que em termos ambientais, para se considerar o efeito da produção animal, não se pode abrir mão de considerar, concomitantemente, a produção vegetal que a sustenta, pois esta é a base da primeira.

O conceito de provisão ou balanço de nutrientes passa a ser útil para esse tipo de análise. De forma simplificada, essa provisão é dada pela seguinte conta: a soma de todos os nutrientes que entram no sistema (que são aplicados e disponibilizados no solo pela adubação, aplicação de esterco ou fixação biológica) menos a soma de todos os nutrientes que saem do sistema na forma de produto vegetal ou produto animal. O que sobra dessa diferença pode ser, de certa forma, considerado como perda.

A partir dessa concepção de perdas, Bouwman e seus colegas consideraram o que aconteceria com o nitrogênio e o fósforo no mundo em 2050, se algumas alterações na produção animal viessem a ocorrer. Essas alterações seriam:

i) “Extensificação” dos sistemas produtivos (↑EX): representando uma migração de 10% da produção de ruminantes confinados para sistemas a pasto;

ii) Aumento na eficiência nutricional (↑EN): representando uma redução de 10% na taxa de excreção dos nutrientes por unidade de carne e de leite produzida;

iii) Melhoria no sistema de armazenamento de esterco (↑AE): representando uma redução de 20% na emissão de gases pelo uso de galpões fechados e reservatórios de esterco;

iv) Melhoria no sistema de integração agricultura-pecuária e uso de esterco (↑IE): aumento do percentual do esterco utilizado como fertilizante naqueles países que ainda não atingiram o mínimo de 25% de reaproveitamento do N e do P desses dejetos.

v) Mudança na dieta humana (≠DH): migração de 10% do consumo de carne de ruminantes para carne de frango.

Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 1.

Tabela 1. Balanço de nitrogênio (N) e fósforo (P) da agropecuária mundial, para os anos 1900, 1950, 2000 e previsão para 2050 sob diferentes tecnologias (valores em Tg/ano).

Para analisar os resultados estimados para 2050 devemos comparar a coluna “Mesmo padrão tecnológico” (que representa o que aconteceria se continuássemos com os mesmos manejos nos sistemas produtivos) com as colunas representativas das mudanças tecnológicas (as cinco demais colunas à direita da tabela).

Alguns dos principais resultados são:

“Extensificação” (↑EX): levaria a mudanças relativamente pequenas nas perdas totais, tanto de N quanto de P, ao redor de 1 Tg/ano para cada um deles, ou o equivalente a 1% e 6%, respectivamente. O maior volume de esterco produzido seria compensado pelo suprimento do mesmo às pastagens. Uma pequena redução no uso de fertilizante nitrogenados seria observada (menor necessidade de produção de grãos e concentrados). Contudo, o mesmo não aconteceria para os fertilizantes fosfatados.

Aumento na eficiência nutricional (↑EN): levaria a uma redução um pouco mais expressiva nas perdas de N, ao redor de 5 Tg/ano (equivalente a 3%). Para o P a redução nas perdas seria de 1 Tg/ano (equivalente a 6%). Apesar da redução das perdas, haveria necessidade de se aumentar a utilização de fertilizantes nitrogenados em 5 Tg/ano (5%) e de fertilizantes fosfatados em 1 Tg/ano (4%). Isso deveria ocorrer para compensar a redução no volume de esterco disponível e utilizado como fertilizante.

Melhoria no sistema de armazenamento de esterco (↑AE): surpreendentemente essa melhoria poderia levar a um aumento nas perdas totais de N. O armazenamento do esterco causaria menores perdas de N nas suas formas gasosas, especialmente amônia. Porém, o N seria direcionado e perdido por lixiviação. O adequado armazenamento por si só, pode não ser suficiente para reduzir o impacto ambiental do esterco. Para o P, praticamente não haveria efeito algum. Apesar do pequeno impacto global, a melhoria no sistema de armazenamento de esterco pode trazer ganhos locais.

Melhoria no sistema de integração agricultura-pecuária e uso de esterco (↑IE): levaria à uma redução de 14 Tg/ano nas perdas de N (equivalente a 8%) e de 2 Tg/ano (equivalente a 11%) nas perdas de P. Haveria uma redução de 22 Tg/ano (equivalente a 21%) no uso de fertilizantes nitrogenados e de 5 Tg/ano (equivalente a 22%) no uso de fertilizantes fosfatados. Parece ser a alternativa tecnologia que causaria a maior redução do impacto sobre o ambiente.

Mudança na dieta humana (≠DH): levaria a uma redução nas perdas de N ao redor de 5 Tg/ano (equivalente a 3%). Para o P, porém, a redução nas perdas não seria verificada. Não haveria redução no uso de fertilizantes nitrogenados e fosfatados. A taxa de excreção de N por quilo de carne de frango produzida é 1/10 da taxa excretada por quilo de carne bovina. Porém, a produção agrícola para suprir o maior volume de grãos necessário para a alimentação dos frangos – e suas subsequentes perdas significativas de N e P – poderia compensar negativamente a redução na taxa de excreção animal. Em síntese, se houvesse a migração da produção de ruminantes confinados para a produção industrial de frangos, haveria redução significativa nas perdas. Mas se houvesse a migração da produção de ruminantes a pasto para a produção industrial de frangos, tais ganhos seriam bem mais modestos ou mesmo nulos em termos globais.

Em síntese, das cinco estratégias consideradas, todas poderiam levar a algum ganho em termos ambientais, porém a mais efetiva seria realmente a melhoria nos sistemas de integração agricultura-pecuária, visando especialmente a maior e adequada utilização do esterco na própria agricultura. Em outras palavras, os maiores ganhos viriam de esforços de reciclagem – preferencialmente local – dos elementos necessários para a nutrição de plantas e animais. Uma pecuária forte se faz com uma agricultura forte.

Referências utilizadas:

Bouwman, A. F.; Beusen, A. H. W.; Billen, G. (2009) Human alteration of the global nitrogen and phosphorus soil balances for the period 1970–2050, Global

Biogeochemical Cycles, 23, GB0A04. Disponível em: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2009GB003576/pdf

Bouwman, A.F.; Goldewijk, K.K.; Van Der Hoek, K.W.; Beusen, A.H.W.; Van Vuuren, D.P.; Willems, J.; Rufino, M.C.; Stehfest, E. (2011) Exploring global changes in nitrogen and phosphorus cycles in agriculture induced by livestock production over the 1900–2050 period. PNAS, v.110, n.52. Disponível em: http://www.pnas.org/content/110/52/20882.abstract

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AUGUSTO HAUBER GAMEIRO

PIRASSUNUNGA - SÃO PAULO - PESQUISA/ENSINO

EM 13/10/2015

Caro Julio, muito obrigado pela sua manifestação. Muito bem observado que a falta da visão sistêmica inicia nos bancos escolares. Também estou de acordo que temos muito conhecimento já desenvolvido. Nesse sentido, ainda lembro a importância que os esforços de extensão têm neste contexto. Abraço!
JULIO CESAR PASCALE PALHARES

SÃO CARLOS - SÃO PAULO - PESQUISA/ENSINO

EM 05/10/2015

Caro Gameiro parabéns pelo artigo. A visão ampla e sistêmica ainda é pouco exercitada em nossas universidades de centros de pesquisa, o que tem como consequência, pensamentos e abordagens pontuais pelos atores agropecuários do país. Ou mudamos ou pagaremos um preço muito alto por nossa omissão. Temos conhecimento gerado para mudarmos esses balanços. O desafio é cultural, internalizar nas cadeias de produção essa abordagem, que se relaciona com tudo: nutrição, sanidade, reprodução, cultivo de alimentos, economia, ambiente e sociedade. Em tempo, estão abertas as inscrições para um prêmio de 1 milhão de dólares para tecnologias inovadoras que reduzam o excesso de nitrogênio no Golfo do México. O problema está aí!
AUGUSTO HAUBER GAMEIRO

PIRASSUNUNGA - SÃO PAULO - PESQUISA/ENSINO

EM 29/09/2015

Caro Marco, muito obrigado pelo seu comentário. Tenho plena convicção que podemos ter muitos avanços no que se refere à gestão holística da produção de leite, afinal de contas os pecuaristas brasileiros são extremamente competentes no que fazem. Agradeço o convite para visitar-lhes e certamente irei com a maior satisfação. Por favor, se não se importar, poderíamos combinar por e-mail. O meu é gameiro@usp.br. Grato novamente. Parabéns pela iniciativa junto à Fazenda Córrego D'Antas.
MARCO ANTONIO COSTA

CAMPO BELO - MINAS GERAIS - PRODUÇÃO DE LEITE

EM 27/09/2015

Bom dia, Augusto

Gostei muito do seu trabalho. Estamos desenvolvendo um projeto na Fazenda Córrego D'Antas que traduz na pratica suas conclusões. Estamos na fase de obras e a previsão para início dos trabalhos para dezembro15. Gostaria de convida-lo para uma visita.

Atenciosamente

Marco Antonio Costa
AUGUSTO HAUBER GAMEIRO

PIRASSUNUNGA - SÃO PAULO - PESQUISA/ENSINO

EM 25/09/2015

Prezado Geraldo, muito grato pelo seu comentário e pela sugestão do seu trabalho. Já fiz download do mesmo. Fiquei muito interessado na tecnologia estudada (uma novidade para mim). Uma pesquisa de ponta e bastante promissora. Parabéns. Irei lê-lo com mais atenção e volto a contatar-lhe oportunamente. Abraços!
GERALDO BALIEIRO NETO

RIBEIRÃO PRETO - SÃO PAULO - PESQUISA/ENSINO

EM 24/09/2015

Prezado Augusto Hauber Gameiro,



Em um dos meus estudos encontramos uma maneira eficiente de reduzir o N excretado pelos animais, contribuindo para mitigar o impacto ambiental da pecuária e reduzir custos, se quiser conferir  está em Journal of Agriculture and Environmental Sciences

December 2014, Vol. 3, No. 4, pp. 17-28 com o titulo "Water Treated by Magnetic Field to Reduce Excess Nitrogen Output". Para tamponar o sangue é produzido bicarbonato no rim através da degradação da glutamina e o N é excretado, se o organismo necessitar de menos bicarbonato, menos N será excretado. Aparentemente, a ligeira alcalinização do sangue altera a exigência de N para o metabolismo basal.



Parabéns pelo trabalho, abraço a todos!



Geraldo Balieiro
AUGUSTO HAUBER GAMEIRO

PIRASSUNUNGA - SÃO PAULO - PESQUISA/ENSINO

EM 18/09/2015

Prezado Robson, muito obrigado pelo seu comentário extremamente construtivo. Estou de pleno acordo de que a comunidade científica deveria se preocupar mais com pesquisas nessa área de sustentabilidade e não apenas ficar se dedicando ao desenvolvimento de novas tecnologias que só aumentam a produtividade sem considerar aspectos econômicos (bolso dos pecuaristas), aspectos de qualidade de produto (saúde dos consumidores) e aspectos sistêmicos (saúde de ambiente). Enquanto os cientistas só olharem para o animal, não vamos avançar. Precisamos olhar para o animal, para a produção vegetal que o sustenta, para a relação disso tudo com a água, com o solo, com o ambiente...e, obviamente, com nós seres humanos também. Saudações!
ROBSON PINHEIROS

PIRACICABA - SÃO PAULO - INDÚSTRIA DE INSUMOS PARA A PRODUÇÃO

EM 18/09/2015

Muito interessante a pesquisa. Esse é um tema que cada vez mais vai ser exigido de nós que trabalhamos no meio rural: a sustentabilidade da produção agropecuária. Acredito que outra alternativa que poderia trazer muito sucesso à atividade e que a pesquisa não investe de maneira significativa é a consorciação de culturas e exploração dos microorganismos do solo, fazendo-os trabalhar a nosso favor. Talvez nós aqui no Brasil que tenhamos que tomar a dianteira desses trabalhos já que temos exemplos de sucesso (integração lavoura-pecuária, fixação biológica de N na soja) e nesse estudo sequer citaram essa possibilidade. Nossas pastagens são basicamente monoculturas, quando poderiam ser associadas com leguminosas que forneceriam nitrogênio e prolongariam a via útil das mesmas. Também há a possibilidade de exploração dos microorganismos fixadores de N de vida livre, melhorando o balanço de N no sistema. Também existem os microorganismos (fungo micorrizas) capazes de solubilizar e disponibilizar o fósforo presente nos nossos solos, que apresentam estoques muito elevados, porém inacessíveis para as plantas. Enfim, há alternativas para explorar melhor essas limitações. O que falta é a comunidade científica se atentar para essas possibilidades como um meio viável e possível de ser trabalhado.
RONALDO MARCIANO GONTIJO

BOM DESPACHO - MINAS GERAIS - PRODUÇÃO DE LEITE

EM 17/09/2015

Que legal, vai sobrar para nós que criamos bovinos. E mais legal ainda é a cara de pau da humanidade, todos os problemas são porque as pessoas querem viver mais, não se castram após cada casal ter um filho e depois jogam a culpa na agropecuária. Mais tem horas que eu acho que nós produtores somos mais cara de pau ainda, pois não cruzamos nossos braços para salvar o mundo.
MilkPoint AgriPoint