O futuro das sementes nativas: inovação tecnológica para ganhos de escala na restauração

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1 O futuro das sementes nativas: inovação tecnológica para ganhos de escala na restauração CTSF Fatima C.M. PIÑA-RODRIGUES; Juliana M. FREIRE Danilo I. URZEDO Ivonir PIOTROWSKI; J.M.S. SILVA; Lausanne Soraya ALMEIDA

2 Livro Sementes nativas Capítulo: o Futuro das Sementes nativas

3 CTSF Estado-da-arte da pesquisa em sementes nativas: o passado e o futuro se encontram

4 RSL- Revisão Sistemática de Literatura ( ) WOS Piña-Rodrigues; Urzedo; Corrêa; Figliolia, O futuro das sementes nativas. In: Barbedo, C. & Moreira Jr., N. Sementes Nativas. São Paulo, Instituto de Botânica Incentivos Fiscais Freire, Urzedo & Piña-Rodrigues (2017). Seed News. Redes de Sementes Legislação de sementes Lei Decreto 8972 Regulamentação da PLANAVEG restauração

5 Web of Science Incentivos Fiscais Freire, Urzedo & Piña-Rodrigues (2017). Seed News. Redes de Sementes Legislação de sementes Lei Decreto 8972 Regulamentação da PLANAVEG restauração

6 Investimentos se refletem em 2 a 3 anos após concessão de bolsas A importância do suporte ao Mestrado (quantidade de cursos, menor investimento, maior nº de alunos) R$ milhões anuais x nº de trabalhos publicados WOS Período

7 Genética Restauração

8 Nº de artigos Piña-Rodrigues; Urzedo; Corrêa; Figliolia, O futuro das sementes nativas. In: Barbedo, C. & Moreira Jr., N. Sementes Nativas. São Paulo, Instituto de Botânica WOS - Artigos por tema - Tecnologia de sementes Aumento osmocondicionamento & stress hídrico Decréscimo qualidade & tecnologia Restauração Patologia Qualidade e tecnologia Botânica e morfologia Osmocondicionamento & stress hídrico

9 Adaptado de MMA (2018). Mudanças climáticas, urbanização & restauração Florestas secas: no mundo e no Brasil Repensar tecnologias Cenários restauração Ecologia da germinação Florestas secas 49% da Mesoamérica Griscom & Ashton (2010) FES 27,5% da América Portillo-Quintero et al (2010) 22,42% no Brasil Dryflor, ,23%

10 Novas tecnologias: como passar do século XX para o XXI, ou melhor, como pular da geração Aquarius para a Z? CTSF

11 1. Produção de sementes

12 Taxa de cruzamento em espécies arbóreas tropicais Espécie np t rp Autores Araucaria angustifolia 4 Existem estudos, mas 0,99 0,23 Sousa et al. (2005) Bagassa guianensis 1 0,98 0,14 poucos Silva direcionados (2005) 1 0,98 0,61 à Giudice-Neto restauração at al. Paubrasilia echinata (2005) Cariniana legalis 3 0,96 0,28 Sebbenn et al. (2000) Caryocar brasiliensis 4 1,00 0,16 Collevatti et al. (2001) Cedrela odorata 1 0,97 0,16 James et al. (1998) Cedrela fissilis 1 0,92 0,12 Kageyama et al (2003) Ceiba pentandra 5 0,64 0,86 Quesada et al. (2004) Chorisia speciosa 2 0,93 0,60 Santos et al. (2003) Cryptocarya moschata 1 0,86 0,38 Moraes (1997) Dryobalanops aromatica 6 0,78 0,33 Kitamura et al. (1994) Enterolobium cyclocarpum 6 0,90 0,32 Rocha & Aguilar (2001) Eremantus erythropappus 2 0,96 0,38 Barreira et al. (2005) Eschweilera ovata 2 0,99 0,50 Gusson et al. (2004) Esenbekia leiocarpa 2 0,96 0,87 Seoane et al. (2001) Genipa americana 1 0,82 0,69 Sebbenn et al. (1998)

13 1. Produção de sementes Marcação de matrizes Planejamento da colheita Adaptação, qualidade SIG Redução de custos de colheita Zonas de colheita Fenologia

14 RJ CADASTROS EM ÁREAS URBANAS 3600 MATRIZES Nome científico Pelthophorum dubium Nome vulgar Tamboril Código 537 Localização Rua das Laranjeiras, 458 Bairro Laranjeiras Altura 6 m DAP 60 cm Ramificação Terço inferior Bifurcação Terço inferior N o coletas 5 Distribuição espacial Grupamento distante de fragmento florestal N o de indivíduos 50 Fitossanidade Cupim Floração Inexistente Frutificação Média Polinizadores Inexistente Dispersores Inexistente Freire & Piña-Rodrigues, 1996

15 Procedências Solos

16 Procedências Bacias hidrográficas

17 Procedências Altitude e latitude

18 Procedências Clima

19 Procedências Zoneamento

20 Fenologia SIG - VANTs Redução de custos de colheita

21 2. Rastreabilidade - RFID

22 PROCESSOS Controle de qualidade Origem Rastreabilidade ORIGEM DESTINO Monitoramento

23 META DADOS BANCO DE DADOS Seleção de espécies Mapeamento de aptidão para a restauração e semeadura direta CTSF

24 Aptidão de espécies para a semeadura direta Reduzir a quantidade de sementes empregada Avaliar a qualidade das sementes antes da semeadura Aumentar o aproveitamento das sementes no campo

25 NOVAS TECNOLOGIAS CONTROLE DE QUALIDADE TEMPO TRABALHO DIVERSIDADE APROVEITAMENTO MUVUCA A SEMENTES/HA SEMEADURA NO CERRADO Freire, Urzedo & Piña-Rodrigues (2017). Seed News. 321,50 KG/HA ARBÓREAS 11 A 20 ESPÉCIES SEMENTES/HA 30 ESPÉCIES 809 to 2991 ton/anuais

26 Que tipos de tratos funcionais podem ser avaliados? Dados morfométricos, de fisiologia, de biologia reprodutiva (ex. Bernard et al. 2016) Morfométricos Tamanho de sementes Tipo de plântula Fisiológico Potencial hídrico Fotosíntese Fenológico Modo de dispersão Tipo de propágulo Atributos convergentes & divergentes

27 FERRAZ et al Acta Amazonica. 34 (4) Caesalpinia ferrea Sloanea Dipteryx Protium robustum Dipteryx Pterocarpus Pseudopiptadenia Peltogyne Swietenia Ceiba Cedrela Calophyllum Copaifera Rinorea Carapa Hevea Protium Iryanthera Protium Conceveiba Clarisia Gustavia Diplotropis Sextonia Iryanthera Pourouma Eschweilera Brosimum Eschweilera Laetia Iryanthera Pouteria Scleronema Pouteria Catostemma Licania Aniba Guatteria Guatteria Buchenavia Couepia Guarea Aldina Swartzia Buchenavia Lecythis Buchenavia Carapa Pouteria Onychopetulan Socratea Lecythis Duckeodendron Tempo de germinação no viveiro de 53 espécies (Critério plântula) TECNOLOGIA DE SEMENTES Tempo de emergência Amplitude (variância) Tempo de embebição Potencial hídrico Início da germinação (h²) APTIDÃO DAS ESPÉCIES Dias

28 FERRAZ et al Acta Amazonica. 34 (4) Ilustração: Geangelo p. Calvi & Isolde Ferraz Criptocotiledonar Fanerocotiledonar Hipógea, com cotilédones de armazenamento Aplicação de estudos já existentes (Metadados) Epígea, com cotilédones de reserva Epígea com cotilédones foliáceos Hipógea, com cotilédones de armazenamento Epígea, com cotilédones de armazenamento

29 Desafios da produção de sementes nativas para a restauração ecológica: superando obstáculos

30 c Semeadura direta - Emergência Poucas espécies > 40% de sucesso emergência Sementes grandes > probabilidade de sucesso emergência c Sucesso estabelecimento Emergência Ceccon et al. Land Degrad. Develop. 27: (2016) Foto: Emergência RESERVAS

31 Implicações técnicas 1. Adaptação de maquinários para semeadura (diversidade) (tamanhos, formas e morfologia) 2. Profundidade de semeadura (sementes pequenas) 3. Suprimento de água

32 Tecnologia de sementes Seed size Species selection (Osmocondicionamento+ insumos) = Peletização control PEG-priming Pest & diseases Seed dry resistance Dormancy Longevity Seed vigor Recalcitrant x ortodox Germination niche Hormônios, adubos, controle da absorção de água, controle de pragas e doenças, quebra de dormência Acelera a emergência Filtros naturais Polymer rooting Polymer biostimulate Polymer biostimulate Rooting Control Carneiro, A.; Piña-Rodrigues. Seed emergency of Tabebuia roseoalba with polymers+rooting hormones (Pol+enraiz), polymers and biostimulants (Pol+bioestim), polymers and bioestimulants and rooting hormones (Pol+bioestim+enraiz) and control in direct seeding in a region of deciduous forest;. Acta Botanica Brasilica. (no prelo),

33 Tecnologia de sementes Seed size Species selection Seleção de espécies + Nicho de germinação Preparo do solo = Melhorias na técnica de semeadura direta e uso de sementes Pest & diseases Seed dry resistance Longevity Dormancy Seed emergency Seed vigor Recalcitran t x ortodox Germinatio nniche Ortodox 47 species sowed 23 established 4 species > 50% of individuals Dormancy Seed size Filtros naturais Longevity Piña-Rodrigues et al. Species suitability for direct seeding in tropical dry forest. Ecological Engineering (unpublished) Number of individuals

34 Tecnologia de sementes- maturação Cecropia pachystachya Tréc. Imature fruits Seeds Imature Mature PESQUISA BÁSICA X DIVERSIDADE Mature (Brownwish fruits) Direct seeding potential species Fauna atraction 1 million seeds/kg Low germination 20-40% of germination Dormancy 2.5% germination 82% germination Oliveira, Marimon, Silva & Amorin (2017). MATURAÇÃO E GERMINAÇÃO DE EMBAÚBA (Cecropia pachystachya Tréc.) Photos: Milene Alves Oliveira

35 Tecnologia de sementes: predação male female Primeira ocorrência São Paulo State (2015) Rio de Janeiro State (2017) Espírito Santo (2017) (in press) Schinus terebinthifolia Raddi (peppertree) Silva et al. (2017). Ocorrência de predação nas sementes de Schinus terebinthifolia Raddi no estado do Rio de Janeiro. Brazilian Seed Journal. (in press) > 70% of restored áreas (DF) in São Paulo State High frequency and density High potential for direct seeding

36 Tecnologia de sementes - doenças Colheita no solo Patógenos de mudas (solo0 Pós-colheita Armazenament o Epicoccum Lasiodiplodia Rhizopus Armazenamento Penicillium Aspergillus Trichoderma Controle biológico Patógeno de solos Colheita e Armazenamento Tratamento no solo Patógenos de solo e insetos podem representar 50% das perdas de sementes por semeadura direta Lobo Jr et al. Controle biológico de patógenos habitantes do solo com Trichoderma spp., na cultura do feijoeiro comum (2009). Circular Técnica, Embrapa. Marin, P. H.; Piotrowski, I.; Parisi, J.J.D.; Ferreira, B.D.; Junqueira, R.P.G.; Piña-Rodrigues, F.C.M. Qualidade sanitária de sementes de Cecropia pachystachya e Handroanthus impetiginosus. Brazilian Seed Journal (2017).

37 Piña-Rodrigues & Freire. Rendimentos de produção de sementes de espécies florestais do Projeto Mutirão reflorestamento. Rio de Janeiro. ( ) Custo de produção Armazen amento Processos Colheita Extraçã o Process amento Transpo rte Viveiro Species Cecropia sp. Handroanthus avellanedae Mimosa caesalpinifolia Pelthophorum dubium Average (R$) 22,41 (US$ 7.2) 20,02 (US$ 6.4) 18,22 (US$ 5.8) 81,73 (US$ 26.2) Cedrela fissilis 1528,00 (US$ 486.6) Centrolobium tomentosum 499,00 (US$ 158.9) Costs production/kg Standard desviation - 6,04 7,54 - Market Price R$ 230,00 (US$ 67.5) 52,00 (US$ 16,6) 180,00 (US$ 57.3) 107,00 (US$ 34.1) 99,00 (US$ 31.5) 18,00 (US$ 5.7) Baixo custo de produção Facilidade de produção (pioneiras, iniciais) Espécies potenciais para a semeadura direta Alto custo de produção Dificuldade de produção Diversidade menor Custo

38 Germination tests - show the maximum seed potential Tecnologia de sementes germinação e vigor CONTROLE DE QUALIDADE

39 Can we estimate field emergency potential by vigor tests in direct seeding? Image vigor test (24 h 48 h) Tetrazolium vigor test (24 h 48 h)

40 O teste pop pode ser usado para estimar a viabilidade das sementes de forma rápida e barata. Quando usado corretamente, pode poupar tempo aos produtores de sementes e reduzir as frustrações encontradas quando os lotes são considerados abaixo do padrão. Ele pode ser visto como uma maneira fácil de determinar se um lote requer mais limpeza ou manejo antes de enviá-lo para o laboratório para análise final, mas nunca substituirá o teste de germinação ou mesmo a viabilidade.

41 SEED IMAGE ANALYSIS

42 PRIMING PELETIZAÇÃO PROCESSAMENTO DE SEMENTES GRAMÍNEAS NATIVA E ARBUSTO PROGRAMAS DE TREINAMENTO Desenvolvimento de protocolos PESQUISAS PARA PROVER INOVAÇÕES PLATAFORMAS ON LINE DE ACESSO LIVRE

43 Lacunas Ferramentas de disponibilização de informações e construção do conhecimento

44 COMITÊ TÉCNICO DE SEMENTES FLORESTAIS

45 MAPA DAS SEMENTES

46 Lacunas Validação de espécies Protocolos de análise Novos testes rápidos Testes rápidos de identificação Identidade das Sementes (teste de pureza) RNC x REFLORA Estrutura Laboratórios credenciados e pessoal capacitado Em várias regiões Manejo Equipamentos Realidades dos diferentes grupos (incorporação de conhecimento tradicional) Custos

47 Desafios para viabilizar a semeadura direta O que aprendemos Novas tecnologias de baixo custo estão disponíveis Pesquisas já publicadas podem ser usadas para aplicar (metadados) O que precisamos fazer? Insumos biotecnológicos Reduzir a quantidade de sementes no plantio; Ajustes e desenvolvimento de maquinários de plantio Bancos de dados acessíveis