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Agrometeorologia 2011
Tema 2 (3, 7, 10 e 14/03/2011)
Ecologia, Biologia e Agricultura
Os recursos naturais e agricultura. O meio ecológico: definição;
características; factores; princípios que regem a distribuição das
plantas. Níveis de organização. Vegetação e comunidade de plantas.
Ecossistemas: conceito ecológico de produtividade; produtividade
biológica e produtividade económica. Composição, formação e
classificação dos solos; alimentação das plantas e fertilidade dos
solos. Relação solo-planta, erosão dos solos. Morfologia e fisiologia
das plantas; absorção e libertação da água pelas plantas. Processos
de fotossíntese; crescimento e desenvolvimento das plantas.
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Recapitulando a aula anterior: Meteorologia e Agricultura
Introdução à Agrometeorologia.
Relação entre a Agrometeorologia e as outras ciências.
A Geofísica e a Meteorologia. Suas divisões.
Aplicação da Agrometeorologia.
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Os recursos naturais
A agricultura - o manejo dos recursos naturais visando à produção das plantas para satisfazer as necessidades do homem. Por conseguinte, a agricultura depende dos seguintes recursos naturais:
Clima
Varia no tempo e no espaço. Elementos mais importantes: precipitação, temperatura do ar e do solo, humidade relativa, vento, radiação/insolação, evaporação.
Topografia
Influencia a agricultura através do efeito da inclinação sobre os métodos de trabalho do solo e escoamento superficial das águas e dos efeitos da exposição aos raios solares e dos efeitos sobre os microclimas. Pode ser manejada através dos métodos de combate à erosão.
Solo: é a parte da crosta terrestre susceptível de assegurar o desenvolvimento da planta. É relativamente permanente e imutável em sua característica geral, mas podem ser manejados através do cultivo, drenagem, aplicação de fertilizantes, etc.
Vegetação: É o recurso essencial da agricultura. A vegetação nativa pode ser colhida directamente, como florestas, frutas ou colhidas pelos animais para satisfazer as necessidades do homem, como por exemplo as pastagens naturais ou artificiais. Se fôr manejada de maneira adequada, é um recurso renovável. É a fonte das espécies cultivadas. Podemos introduzir espécies cultivadas onde as condições são adequadas.
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Animais: Dependem directa ou indirectamente da vegetação. São recursos renováveis. São móveis e podem ser levados onde as condições são melhores. São a fonte dos animais domésticos.
Água: É um recurso essencial às plantas, aos animais e ao homem. Depende da precipitação, mas pode ser considerada como recurso à parte quando ocorre em grandes massas, como rios ou água subterrânea. É um recurso renovável, variando no tempo, no espaço e é móvel.
Homem - trabalho, capital, tecnologia
Depósitos minerais
Combustíveis
Relação entre os recursos naturais e as ciências aplicadas ao seu manejo na agricultura
Tabela 1: Relação entre os recursos naturais e as ciências aplicadas ao seu manejo na agricultura
Recursos naturais Ciências aplicadas ao seu manejo na agricultura
Clima Agrometeorologia, agroclimatologia
Topografia Conservação do solo
Solos Fertilidade do solo, física do solo
Vegetação Agronomia, silvicultura, fitopatologia
Animais Entomologia, zootecnia
Água Hidrologia – Irrigação, drenagem
Recursos humanos
Mão-de-obra Sociologia
Capital Economia
Tecnologia Engenharia
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Meio ecológico
Definição, características
O meio ecológico compreende todas as forças externas e substâncias que afectam o crescimento, a estrutura e reprodução da planta.
O meio natural de uma planta é dinâmico e muda constantemente. Apresenta uma complexidade difícil de compreender. A intensidade de seus factores varia com a hora, o dia e a estação do ano. As proporções de mudança de intensidade, o tempo de duração e os valores extremos alcançados são todos aspectos importantes do meio natural.
Ecologia – é um conceito que a maioria das pessoas já possuem intuitivamente, ou seja, nenhum organismo, pode ser ele uma bactéria, um fungo, uma alga, uma árvore, um verme, um insecto, uma ave ou o próprio homem, pode existir automaticamente sem interagir com outros ou mesmo com o ambiente físico no qual ele se encontra.
A palavra ecologia, criada pelo alemão Haeckel, em 1886, origina-se do grego: oikos, significa casa e logos, estudo.
No sentido literal, ecologia é o estudo das casas ou seja, do meio, do ambiente ou ainda do habitat.
A grande maioria dos ecologistas define a ecologia como sendo a ciência que estuda as relações entre os seres vivos e com o seu meio.
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A ecologia está ligada a diversos outros ramos das ciências: zoologia, botânica, microbiologia, fisiologia, fitogeografia, genética, geologia, física, química, estatística, etc.
A ecologia abrange desde áreas como processos globais (Acima), estudos de habitats marinhos e terrestres (Meio), a interacções interespecíficas como predação e polinização (Abaixo).
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Factores do meio ecológico
Os factores do meio ecológico podem ser agrupados em 5 grandes conjuntos:
Climáticos
Edáficos
Geográficos
Píricos
Bióticos
Princípios que regem a distribuição das plantas
Os factores do meio ecológico são muito determinantes para a distribuição das plantas cultivadas.
Alguns princípios básicos que regem a distribuição das plantas cultivadas são as seguintes:
A distribuição vegetal é controlada em primeiro lugar pelo clima
A distribuição vegetal é controlada em segundo lugar pelo solo
No passado produziam-se grandes movimentos de floras, que ainda continuam
O movimento de espécies (migração vegetal) pelo transporte individual das plantas durante suas fases móveis de dispersão
Ocorrem grandes variações e oscilações climáticas especialmente nas altas latitudes, durante a história geológica dos angiospermas
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Produziram-se variações na distribuição relativa e nos contornos das terras e do mar
Os factores climáticos determinam a potencialidade da existência de uma espécie vegetal ou rendimento de uma cultura. Contudo, os factores edáficos podem determinar realmente a presença da espécie ou o rendimento, em um determinado lugar.
As plantas ou espécies vegetais são capazes de existir e reproduzir-se dentro de limites climáticos e edáficos bem definidos. Estes limites representam a tolerância das espécies às condições externas e têm base genética. O período de reprodução é usualmente crítico, quando os factores ambientais são limitantes.
Vegetação e Comunidade de Plantas Cultivadas (TPC)
Ecossistemas
Antes de definirmos, exactamente o conceito de ecossistema, é melhor conhecer os níveis de organização, o qual pode ser entendido como um conjunto de entidades, sejam elas genes, células, ou mesmo espécies, agrupadas em uma ordem crescente de complexidade.
Em Ecologia, são estudados os níveis da direita, ou seja, de espécies até biosfera. É fundamental, entretanto uma breve explicação de cada uma destas divisões:
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Agrometeorologia 2011
A - Espécie - dois ou mais organismos são considerados da mesma espécie, quando podem se reproduzir, originando descendentes férteis
B - Populações - são formadas por organismos da mesma espécie
C - Comunidades - um conjunto de todas as populações, sejam elas de microrganismos, animais ou vegetais existentes em uma determinada área, constituem uma comunidade; também se pode utilizar o conceito de comunidade para designar grupos com uma maior afinidade separadamente, como por exemplo, comunidade vegetal, animal, etc
D – Ecossistemas
Ecossistema – é o conjunto formado pelo habitat (condições físicas) e pelos organismos que o ocupam. No ecossistema, os organismos e o habitat estão inseparavelmente interrelacionados.
O ecossistema tem 2 componentes:
Autotrófico ou autonutriente: fixa a energia luminosa, utiliza e elabora substâncias complexas.
Heterotrófico: no qual predomina a utilização, reordenamento e decomposição de materiais complexos.
Todo o ecossistema consta de 4 elementos:
Substâncias abióticas
Produtores de alimentos
Consumidores
Desintegradores dos compostos complexos de protoplasmas mortos e que produzem substâncias simples para os produtores.
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Exemplos de ecossistemas: lagos, bosques tropicais chuvosos, uma cultura de milho, etc.
Cadeia nutritiva – a transferência da energia nutritiva desde sua origem, nas plantas verdes, através da série de organismos que comem e são comidos repetidamente.
Reconhece-se a existência de 3 classes de cadeias nutritivas:
Predadora: dos menores aos maiores animais;
Parasita: dos maiores aos menores organismos;
Saprofita: da matéria morta aos microorganismos.
O nível trófico – é o nível de nutrição e o nível da passagem de energia entre os seres vivos no ambiente.
Cadeia alimentar
A planta produz o seu próprio alimento (produtor)
O gafanhoto consome a planta (consumidor de primeira ordem)
O rato consome o gafanhoto (consumidor de segunda ordem)
A cobra consome o rato (consumidor de terceira ordem)
Decompositores consomem os restos de organismos mortos.
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Consumidores - são organismos que consomem produtores e outros consumidores, geralmente são heterotróficos:
Os consumidores de primeira ordem alimentam-se de produtores.
Os consumidores de segunda ordem alimentam-se dos consumidores de primeira ordem.
Os consumidores de terceira ordem alimentam dos consumidores de segunda ordem.
Planta -- Gafanhoto -- Rato -- Cobra -- Decompositores
Produtividade, produtividade biológica e económica
Quando se considera o aumento de peso seco da planta inteira, por unidade de área de solo, em um determinado intervalo de tempo, temos a produtividade primária ou biológica
A produtividade agrícola depende da capacidade de armazenamento, isto é, da fracção da produtividade primária que é armazenada em certos órgãos, como semente, fruto, tubérculos, folha, caule, etc., isto é, os produtos que interessam as necessidades do homem
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Entretanto, nem sempre a produtividade biológica máxima é a que mais interessa ao homem, pois muitas vezes o óptimo ecológico que a condiciona depende do melhoramento de alguns factores do meio, como por exemplo, a adubação, a irrigação ou controle das geadas. Se estes melhoramentos exigirem custos elevados de produção, esta poderá ser antieconómica. Dai o conceito de produtividade económica que muitas vezes poderá ser inferior a produtividade biológica máxima.
Solos
Solo – é o factor mais relevante a ser considerado para a produção. O solo deve ser encarado como organismo vivo, que interage com a vegetação em todas as fases de seu ciclo de vida.
Outros definem ainda o solo como sendo o suporte da planta: as suas raízes ocupam um volume importante e fixam-se no solo. É o seu reservatório alimentar: dele as suas raízes retiram a água e os sais minerais indispensáveis.
O solo – a parte da crusta terrestre susceptível de assegurar o desenvolvimento da planta.
Formação dos solos
O solo forma-se a partir da rocha-mãe que é uma formação geológica antiga (rocha primária: granito) ou recente (aluviões). Para passar desta formação geológica ao solo móvel, mais ou menos espesso, numerosos fenómenos intervêm:
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Desagregação
Alteração química
Processos biológicos
Movimentos de elementos ou migrações
Estes diferentes fenómenos são influenciados por diferentes factores:
Clima
Rocha-mae
Vegetação
Relevo
Homem
Tempo
Perfil dos solos
O corte vertical constitui o perfil pedológico e as camadas são os seus diferentes horizontes.
Os horizontes, segundo a sua natureza, são simbolizados por uma letra:
O horizonte A designa a parte empobrecida do perfil: os elementos solúveis e os elementos muito finos foram arrastados
O horizonte B designa a zona de acumulação onde se depositam os elementos arrancados de A
O horizonte C designa a rocha-mãe
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Os horizontes de um perfil pedológico
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Composição do solo
O solo como meio heterogéneo é constituído por partículas sólidas de dimensões diferentes, agua e intervalos maiores ou menores, ocupados pelo ar
Terra fina é formada por todas as partículas que passam através de um crivo com malha redonda de 2mm
A restante fracção constitui os elementos grosseiros
Apenas a terra fina desempenha um papel importante na alimentação da planta
A terra fina compreende cinco constituintes físicos: a areia, o limo, a argila, o calcário e a matéria orgânica
O calcário é o único constituinte definido pela sua natureza química: é o carbonato de cálcio
A matéria orgânica é definida pela sua origem viva, animal ou vegetal; passa por diferentes estádios de decomposição da sua incorporação no solo ate a formação de húmus estável
Convencionalmente, as dimensões da argila e areias são classificadas como se segue:
Abaixo de 0,002 mm (2µm) - argila
De 0,002 mm a 0,02 mm (2µm a 20µm) - limo
De 0,02mm a 0,2mm – areia fina
De 0,2mm a 2mm- areia grossa
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Noção de textura
A textura do solo depende da proporção de areia, do silte (ou limo), ou argila na sua composição. Isso influencia na:
taxa de infiltração da água armazenamento da água aeração facilidade de mecanização distribuição de determinados nutrientes
(fertilidade do solo)
As percentagens de argila, silte e areia mudam bastante ao longo da extensão de um terreno.
A maneira em que esses diferentes tipos de grãos se distribuem é de extrema importância na disseminação da água no solo.
A textura modifica o movimento da água
Noção de estrutura e porosidade
Estrutura é a disposição dos constituintes do solo, uns em relação aos outros
Porosidade é o volume dos intervalos do solo expresso em percentagem do volume e da terra no local. A porosidade pode ser calculada usando a seguinte formula:
100'
D
DDP
Onde, D = peso específico real do solo,
isto é, das partículas sólidas (é da ordem de 2,5 kg/dm3
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Dˈ= peso específico aparente do solo no local (muitas vezes próximo de 1,2 kg/dm3 a 1,3 kg/dm3)
Propriedades físicas do solo
A textura e estrutura condicionam uma série de propriedades físicas do solo:
Comportamento da água no solo: retenção e permeabilidade
Arejamento
Aquecimento
Facilidade de trabalho do solo
a) Infiltração da água no solo A água da chuva que cai no solo infiltra-se, escorre ou evapora-se
Um declive de terreno acentuado favorece o escoamento
A água penetra melhor num solo coberto de vegetação; em solo nu, a água degrada a estrutura da superfície e o escoamento aumenta
b) Retenção de água do solo e percolação
Alguns exemplos podem nos ajudar a entender facilmente alguns destes conceitos da seguinte maneira
Num funil contendo terra vertamos água lentamente. Ela infiltra-se no solo e após alguns instantes, começa a escoar-se pela parte inferior do funil. Recolhamos esta água. Deixemos de verter por cima: durante um momento, ela continua a correr, depois pára. Comparando a quantidade de água vertida e a quantidade de água
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recolhida, verificamos que a terra reteve a água: há retenção de água pelo solo; a restante atravessa o solo, sem ser retido: há percolação.
Fertilidade dos solos
A planta, para o seu crescimento e o seu desenvolvimento, tem necessidade de numerosos elementos químicos:
Elementos extraídos do ar e da água:
Carbono (C)
Oxigénio (O)
Hidrogénio (H) Elementos fertilizantes: a planta utiliza-os muitas vezes em maior quantidade do que o solo pode ceder-lhe, pelo que devem ser suplementados:
Azoto (N)
Fósforo (P)
Potássio (K) Elementos secundários, utilizados em quantidade mais fraca do que os precedentes e muitas vezes presentes em quantidade suficiente no solo:
Cálcio (Ca)
Enxofre (S)
Magnésio (Mg) Outros elementos indispensáveis à planta:
Ferro (Fe)
Zinco (Zn)
Cobre (Cu)
Boro (B)
Molibdénio (Mo)
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Adubo - é uma substância destinada a fornecer um ou vários elementos minerais indispensáveis às plantas, por intermédio do solo. Também são usados correctivos orgânicos que têm um valor-adubo na medida em que restituem elementos químicos
Erosão dos solos
Erosão dos solos tem sido descrita como a remoção de material inorgânico e orgânico da superfície do solo pelo vento e pela água.
Equações de perdas de solo tem sido desenvolvidas para compreender o processo de erosão e prognosticar perdas de solo no campo
A seguinte equação tem sido largamente usada e chamada “Equação Universal de Perda do Solo (USLE) para prognosticar perdas de solo pela chuva:
A=R*K*L*S*C*P Onde, A = perda de solo R = erosividade da chuva K = erodibilidade do solo P = factor da prática de controlo da erosão L = factor do comprimento da inclinação C = factor de acentuação da inclinação
Fisiologia das plantas
Em Botânica designa-se por fisiologia das plantas o estudo das funções vitais das mesmas, que vão desde o metabolismo, desenvolvimento, movimento até à reprodução vegetal
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Esta disciplina estuda vários processos e temas fundamentais tais como:
Fotossíntese
Respiração celular
Nutrição celular
Hormônio vegetal
Tropismos
Fotoperiodismo (TPC)
Fotomorfogénese
Fisiologia do stress
Germinação de sementes
Dormência
Função dos estomas e transpiração (relações hídricas)
Fotossíntese
Sob o ponto de vista da influência da radiação solar sobre as plantas, os aspectos mais importantes que devem ser destacados são a intensidade, a duração e a qualidade da luz, merecendo uma atenção especial a fotossíntese, processo principal no crescimento das plantas, ligado intimamente à intensidade da luz
A radiação solar é a fonte de energia que as plantas utilizam no processo de fotossíntese para sintetizar a matéria orgânica
A radiação produz dois tipos de efeitos:
Processos de fotoenergéticos (fotossíntese)
Processos de movimento e formativos (tropismo, movimentos de orientação,
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alargamento de caule, formação de pigmentos e fotocrolofila, etc)
Em forma simplificada, a equação química da fotossíntese é a seguinte:
2222 OOCHenergiaOHCO
Fotossíntese - é o processo de conversão da energia radiante solar
em energia química das plantas
Crescimento e desenvolvimento das plantas (TPC)
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Próximas Aulas:
Aula Pratica 1: Tema 2
10 e 14 de Março
Tema 3: O Balanço da Energia
O processo adiabático. Calor latente e calor
sensível. Balanço da energia. Transporte turbulento
de calor sensível e calor latente: Fluxo de calor
sensível. Fluxo de calor latente. Fluxo de calor do
solo.
17, 21, 24, 28 e 31 de Março
Nota: Teste 1 será no dia 4 de Abril
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