MÉTODOS DE CONTROLE DE PLANTAS DANINHAS: BIOLÓGICO E QUÍMICO Prof. Dr. RICARDO VICTORIA FILHO ÁREA DE BIOLOGIA E MANEJO DE PLANTAS DANINHAS DEPARTAMENTO DE PRODUÇÃO VEGETAL ESALQ/USP PIRACICABA/SP
CONTROLE BIOLÓGICO DAS PLANTAS DANINHAS 1. CONCEITO 2. VANTAGENS E DESVANTAGENS 3. MÉTODOS DE CONTROLE BIOLÓGICO 31. ESTRATÉGIA CLÁSSICA 3.2. ESTRATÉGIA INUNDATIVA 3.3. ESTRATÉGIA REPOSITIVA 4. CONTROLE POR AGENTES MICROBIOLÓGICOS 4.1. ASPECTOS DO DESENVOLVIMENTO 4.2. PRINCIPAIS OBSTÁCULOS 4.3. TECNOLOGIA DE FORMULAÇÃO 4.4. DESENVOLVIMENTO DE HERBICIDAS MICROBIOLÓGICOS NO BRASIL
1.CONCEITO Consiste no uso de inimigos naturais (parasitas, predadores ou patógenos) para reduzir a população das plantas daninhas e conseqüentemente a sua capacidade competitiva. Podem ser utilizados insetos, fungos, bactérias, vírus, ácaros, aves, peixes e outros animais.
População da Planta Daninha inseto População do Inseto planta daninha FIGURA 1 - VARIAÇÃO DA POPULAÇÃO DA PLANTA DANINHA E DO INSETO COM O DECORRER DO TEMPO
Preformance da população K Y = N 0 * e r Y = N 0 * e r ( K-No K potencial biótico Curva logística Resistência do meio ( Tempo Figura 2 - Curvas de crescimento populacional
RESISTÊNCIA DO MEIO Fatores abióticos - naturais (climáticos e edáficos) - promovidos pelo homem (métodos físicos e químicos de controle) Fatores bióticos naturais (competição, alelopatia, parasitismo e predação) manipulados pelo homem (competição, alelopatia, parasitismo e predação)
Interação Biótica Espécies reunidas Espécies isoladas Espécie A Espécie B Espécie A Espécie B Predação + - - O Parasitismo + - - O Amensalismo O - O O Competição - - O O + condição favorável para a população - condição desfavorável para a população o condição não afeta o desempenho da população A predador de B A parasita de B A amensal de B Figura 3 - Efeitos esperados das interações bióticas
2. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONTROLE BIOLÓGICO
CONTROLE BIOLÓGICO DAS PLANTAS DANINHAS VANTAGENS a) Auto perpetuação b) Sem necessidade de reaplicação,uma vez estabelecido com sucesso c) Sem efeitos tóxicos d) O efeito é limitado a uma planta alvo
CONTROLE BIOLÓGICO DAS PLANTAS VANTAGENS DANINHAS e) O controle é dependente da densidade da planta daninha hospedeira f) Autoperpetuação mesmo em ambiente de difícil acesso g) Custos não são recorrentes h) Grandes benefícios nos programas que apresentam sucesso
CONTROLE BIOLÓGICO DAS PLANTAS DANINHAS DESVANTAGENS a) Controle lento b) Sem garantia de resultados c) O estabelecimento pode ter insucesso por várias razões d) Efeitos ecológicos podem ser desconhecidos, com mutações para formas indesejáveis e) Se a planta daninha alvo é próxima da planta cultivada os agentes são limitados
CONTROLE BIOLÓGICO DAS PLANTAS DANINHAS Desvantagens f) Alguns riscos não podem ser avaliados e, portanto, não são conhecidos g) Não funciona em culturas de ciclo curto h) Restrição da dispersão em áreas onde a disseminação inicial é lenta i) Investimento inicial, tempo, e pessoal é muito alto j) Erradicação é impossível
3. MÉTODOS DE CONTROLE BIOLÓGICO 3.1. ESTRATÉGIA CLÁSSICA 3.2. ESTRATÉGIA INUNDATIVA 3.3. ESTRATÉGIA REPOSITIVA
Melhores alvos Planta daninha dominante Planta bastante susceptível ao agente biológico Planta perene introduzida Planta não relacionada econômica ou ecologicamente com as plantas nativas importantes
Melhores locais Pastagens permanentes Áreas não agrícolas Florestas Ambientes aquáticos
CONTROLE BIOLÓGICO ESPONTÂNEO Ocorre naturalmente nas áreas agrícolas e outras áreas de interesse. Aguapé Eichhornia crassipes cicatrizes foliareas devido a ação dos insetos Neochetina eichornia e N. brucchi. - infecções secundárias de fungos Amendoim-bravo Euphorbia heteropylla virus em áreas de citros Fedegoso Senna obtusifolia ocorrência no plantio direto de damping-off (Alternaria cassiae)
3.1 ESTRATÉGIA CLÁSSICA É utilizada para plantas exóticas recém-introduzidas e que apresentam grande expansão populacional. Baseia-se na identificação e seleção de inimigos naturais na região de origem da plantas exótica.
ESTRATÉGIA CLÁSSICA - características Tem sido empregada com sucesso em áreas de pastagens extensivas, reservas florestais e ecossistemas frágeis Testes de especificidade devem ser realizados com muito rigor Custo inicial elevado Irreversibilidade do processo Impossibilidade de previsão de sucesso Não é indicada para soluções de curto prazo
ESTRATÉGIA CLÁSSICA Espécies consideradas de risco Aquelas filogeneticamente relacionadas a planta daninha alvo Aquelas não expostas previamente ao organismo Aquelas com poucas informações sobre os seus inimigos naturais Aquelas que produzem compostos secundários semelhante a planta daninha alvo
ESTRATÉGIA CLÁSSICA Espécies consideradas de risco Aquelas que apresentam similaridades morfológicas com a planta daninha alvo Aquelas que são atacadas por organismos similares ao estudado como agente de controle biológico Aquelas com alguma indicação de ser hospedeira do organismo estudado Watson (1991)
ESTRATÉGIA CLÁSSICA exemplos Opuntia sp na Austrália Introduzida em 1839 como ornamental e para cerca viva. Em 1915 havia 60 milhões de acres inutilizados como pastagens. - Ação do inimigo Cactoblastus cactorum introduzida em 1925 que em 10 anos permitiu a recuperação das áreas (95% em Queesland e 75% em New South Wales. Lantana camara cambara, milho de grilo. Introduzida em 1860 como ornamental no Hawaii. - ação de diversas espécies que foram utilizadas
FIGURA 4 - Opuntia cochinillifera
FIGURA 5 Gaiolas utilizadas para transporte dos agentes biológicos.
FIGURA 6 Ataque da lagarta Cactoblastis cactorum para o controle de espécies do gênero Opuntia.
FIGURA 7 - Liberação das lagartas no campo: (1927-1930)
FIGURA 8 Alto pode de predação com destruição da planta
FIGURA 9 - Em 10 anos obtiveram uma recuperação de 95% áreas infestadas (Pitelli et al (2003)
Introduzida em 1860: propositos ornamentais Disseminação favorecida por dois pássaros Turtur chinensis Acridoteres tristis 1900 milhões de hectares de pastagens inutilizados Lantana camara no Hawaí
Figura 10 Lantana camara (Lantana ou milho de grilo
Lantana camara Oito espécies se tornaram estabelecidas no Hawaí Crocidosema lantana (Lepidoptera) broca do pedunculo e receptáculo floral predador de flores e frutos Agromyza lantanae (lepidoptera) predador de frutos e os frutos atacados eram rejeitados pelos pássaros agentes de disseminação Thecla echion e Thecla bazochi predador de flores
ESTRATÉGIA CLÁSSICA exemplos AGUAPÉ Eichlornia crassipes nativa da bacia amazônica e do pantanal matogrossense tem sido disseminada pelo homem em várias regiões tropicais e subtropicais do mundo. Diversos inimigos naturais tem sido estudados. Três espécies de insetos associados a fungos tem sido utilizados.
Figura 11 - Eichhornia crassipes (Aguapé)
Figura 12 Infestação de Eichhornia crassipes (Aguapé)
Figura 13 - Inimigos naturais estudados para o controle do aguapé Neochetina eichhorniae e N. brucchi
Figura 14 Danos provodados pelo bicudo associado ao ataque de fungos
Figura 15 Treinamento em Ruanda na África para a introdução de Neochetina spp no controle do aguapé
Área infestada (ha x 1000) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Outono Primavera 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 Ano Figura 16 - Área infestada por Eichhornia crassipes no Estado de Louisiana. N. eichhorniae liberado em 1974 e N. bruchi em 1975.
Tabela 1 Alguns exemplos de controle biológico clássico de plantas daninhas com fungos e insetos Planta daninha Local Agente de Controle biológico Acacia saligna África do Sul Uromycladium tepperiamum Natureza do Agente Fungo(basidiomycotaferrugem Origem do agente Austrália Ageratina riparia EUA, Hawai Entyloma ageratinae Fungo (Ascomycota) Jamaica Alternanthera philoxeroides EUA Agasicles hygrophila Inseto (Coleoptera: chrysomelidae) Carduus nutans EUA, Canadá Rhinocyllus conicus Inseto (Coleoptera: curculionidae) C. Mutans EUA, Canadá P. carduorum Fungo (Basidiomycotaferrugem) Chondrilla juncea Cirsium arvense Eichhornia crassipes Austrália, EUA Austrália, EUA P. chondrillina Fungo (Basidiomycota- Ferrugem) Puccinia xanthi Fungo (Basidiomycota ferrugem EUA Neochetina eichlorniae Inseto (Coleoptera: Curculionidae Argentina França Turquia Europa Austrália Am. do Sul
Tabela 2 Alguns exemplos de controle biológico clássico de plantas daninhas com fungos e insetos Planta daninha Local Agente de Controle biológico Natureza do Agente E. crassipes EUA N. bruchi Inseto (Coleoptera: Curculionidae) E. crassipes EUA Uredo eichorniae Fungo (Basidiomycota ferrugem Galega officinales Chile Uromyces galega Fungo (Basidomycotaferrugem) Origem do agente Am. do Sul Argentina França Hydrilla verticillata EUA Hydrellia balciunasi Inseto (Diptera:Ephydridae Austrália Pistia stratiotes EUA Neohydronomus affinis Inseto (Coleoptera: Curculionidade) Rubus constrictus Chile Phragmidium violaceum Fungo (Basidiomycotaferrugem) R. fruticosus Austrália P. violaceum Fungo (Basidiomycotaferragem) R. ulmifolius Chile P. violaceum Fungo (Basidiomycota- Ferrugem Senecio jacobeae EUA Longitarsus jacobae Inseto (Coleoptera chyrsomelidae) S. vulgaris EUA, Europa P. lagenophorae Fungo (Basidiomycotaferrugem) Argentina Alemanha Alemanha Alemanha Itália Austrália
Figura 17 Infestação de aguapé no Lago Victoria, Africa.
Figura 18 Resultado de controle do aguapé com agente biológico no Lago Victoria
Figura 19 Infestação de Eichhornia crassipes (Aguapé) no Kenya Kisumu Yacht Club Lake Victoria e resultado do controle biológico.
Figura 20 Infestação de Eichhornia crassipes (Aguapé ) em Uganda África e resultado do controle biológico.
Figura 21 Infestação de Salvinia spp na Austrália.
Figura 22 Bicudo (Cyrtobagous salvinae) utilizado para o controle da salvínia.
Figura 23 - Infestação de salvínia antes da liberação de Cyrtobagous salvinae
Figura 24 Resultado do controle biológico depois da liberação de Cyrtobagous salvinae
3.2. ESTRATÉGIA INUNDATIVA Utilização de fungos ou bactérias fitopatogênicas como agentes de biocontrole. Esses organismos devem ser específicos e seguros para plantas não-alvo. Organismos são aplicados em altas populações provocando expressivo e imediato impacto na dinâmica populacional ou na competitividade da plantas daninha
ESTRATÉGIA INUNDATIVA Estratégia cara, embora possa ser altamente eficaz e comercialmente explorada Exemplos Collego Colletotrichum gloesporioides f.sp. aeschynomene no controle de Aeschynomene virginica em campos de arroz - 1982 DeVine Phytophtora palmivora no controle de Morrenia odorata em pomares cítricos - 1981 BioMal Colletotrichum gloesporioides f. sp. malvae no controle de Malva pusilla - 1992
Agral Herbitensil Silwet Figura 25 - Alternaria cassiae, agente de controle biológico de Senna obtusifolia
Egeria densa no reservatório de Jupiá
Carregamento de Egeria spp retirada das grades de proteção das turbinas na Usina de Jupiá
Efeitos de concentrações de inóculo produzido em arroz sobre a mortalidade de Egeria najas
Bioherbicida para Solanum viarum Solvinix Virus: TMGMV Forte reação de hipersensibildade 33 DIAS DA APLICAÇÃO
Tabela 3 - Bioherbicidas registrados - Nachtigal, 2009.
3.3. Estratégia repositiva Trata-se da variação da inundativa Se estabelece um tamanho populacional do agente de controle biológico que seja ideal para manter a população da planta daninha na densidade desejada realizam-se avaliações periódicas da densidade do agente de controle biológico repõe-se o número de indivíduos que faltam para atingir a densidade necessária
Estratégia repositiva Exemplo Ctenopharyngodon idella (carpa-capim) para o controle de Hydrilla verticillata em lagos:
Figura 26 Infestação antes da liberação de Ctenopharyngodon idella
Figura 27 - Resultado do controle biológico de Ctenopharyngodon idella após liberação
Figura 28 Controle biológico por C. idella em canais de irrigação.
Figura 29 Controle biológico de Pistia stratiotes (alface d água) pela carpa capim (Ctenopharyngodon idella )
4. Controle de plantas daninhas por agentes microbiológicos 4.1. Aspectos do desenvolvimento e comercialização Patente Registro Comercialização Conceito de bioherbicidas foi introduzido por Daniel et al. (1973) Aspecto crítico segurança a plantas não alvo
4.2. Principais obstáculos eficácia alto grau de especificidade do hospedeiro incompatibilidade com os herbicidas considerações regulatórias aspectos econômicos
4.3. Tecnologia de formulação 4.4. Desenvolvimento de herbicidas microbiólógicos no Brasil leiteiro ou amendoim-bravo foi estudado o fungo Bipolaris euphorbiae Tiririca Cercospora cairicis Fedegoso Senna obtusifolia uso do fungo Alternaria cassiae Aguapé Cercospora piaropi
Figura 30 - Fedegoso Senna obtusifolia
Figura 31 - Amendoim bravo Euphorbia heterophylla
Figura 32 Tiririca Cyperus rotundus
Tabela 4 - Agentes fitopatogênicos e plantas alvo identificados na série de estudos conduzidos pelo Laboratório de Controle Biológico de Plantas Daninhas da Universidade Federal de Viçosa. Fitopatógeno Planta Alvo Nome Vulgar Fonte Oidiopsis haplophylli Vernonia scorpioides Assa-peixe Parreira et al. (2006) Prospodium tuberculatum Lantana camara Cambará Ellison et al (2006) Ramularia pistiae Pistia stratiotes Alface d água Fernandes & Barreto (2005) Lewia chlamidosporiformans Euphorbia heterophylla Amendoim bravo Vieira & Barretp (2005) Cercospora alternanthera Alternanthera phiiloxeroides Bredo-d agua Barreto & Torres (1999) Phaeotrichoconis crotalariae Cyperus rotundus Tiririca Pomella & Barreto (1999)
CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS
1. CONCEITO Utilização de produtos químicos, sintéticos, que em concentrações adequadas inibem o desenvolvimento ou provocam a morte das plantas daninhas.
TABELA 1. Evolução dos métodos de controle de plantas daninhas nos Estados Unidos da América do Norte, comparando o tipo de energia empregada no controle de plantas daninhas de 1920 a 1990. Ano Energia Humana Energia Animal Energia Mecânica (trator) Energia Química 1920 40 60 - - 1947 20 10 70-1975 5 TR 40 55 1990 <1 TR 24 75 Fonte: ALDER et al, 1976.
Defensivos Agrícolas Mercado Global 2009: US$ 40,162 Bi América do Norte 9,714 24,2% Outros 2,61 6,5% 24,8% Europa 9,96 22,7% 21,8% Oriente 9,117 América latina 8,755
Defensivos Agrícolas Mercado Global 2009 : US$ 40,162 Bi Outras 6,878 17,10% Algodão 2,49 Milho 6,878 6,20% 8,80% 8,90% Arroz 3,574 32% 16,50% 10,50% Soja 4,217 Frutas e hortaliças 12,850 Cereais 6,627
VENDAS CLASSES (2011) US$ 1.000 US$ 8,5 Bilhões R$ 14,1 Bilhões Fonte: SINDAG
Mercado Global 2010 Estimativa de crescimento anual de agrotóxicos até 2014: 2,9% US $ Bi ESTIMATIVA DE CRESCIMENTO ANUAL ATÉ 2014 2,9% US$ Bi 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Mercado Global 2009-2010 Não agrícola - domissanitários Herbicidas 4,883 17,872 10,201 10,241 1,847 US $ Bi 18,265 10,558 10,518 1,92 2009 2010 Inseticidas Fungicidas Outros
TABELA 2. Venda de agroquímicos no período de 1960 a 1990, com estimativa para 2000 em milhões de dólares (Hopkins, 1994). Agroquímico 1960 1970 1980 1990 2000 Herbicidas 160 918 4.756 12.600 16.560 Inseticidas 288 945 3.944 7.840 9.360 Fungicidas 320 702 2.204 5.600 7.560 Outros 32 135 696 1.960 2.520 Total 800 2.700 11.600 28.000 36.000
Tabela 3 - Venda de defensivos agrícolas por classes 2003-2007 Ingrediente ativo 2003 2004 2005 2006 2007 Herbicidas 110.215 124.060 136.853 144.986 189.101 62,19 Fungicidas 19.363 25.631 26.999 24.707 27.734 9,12 Inseticidas 24.422 33.291 36.347 33.750 42.838 14,09 Acaricidas 9.627 9.901 7.416 11.685 14.583 4,79 Outras 18.819 21.842 24.616 23.588 29.775 9,79 Total 182.446 214.2725 232.232 238.716 304.031
TABELA 4. Evolução do mercado de herbicidas nos países do Mercosul. Brasil, 2000 (valores em 1000 US$). Países 95/96 96/97 97/98 98/99 99/00 Argentina 447.000 545.000 594.700 505.400 435.000 Brasil 834.976 1.004.408 1.214.819 1.369.272 1.173.600 Paraguai - - 44.000 46.000 45.100 Uruguai 13.700 19.900 27.000 26.600 22.300 Mercosul 1.295.676 1.569.308 1.875.519 1.947.272 1.676.000 Obs: As bases de cálculos são os preços praticados pelas registrantes dos produtos aos canais de distribuição.
MERCADO DE DEFENSIVOS AGRÍCOLAS Mercado Mundial de Defensivos Agrícolas (US$)
MERCADO DE DEFENSIVOS AGRÍCOLAS BRASIL Perspectivas de vendas de defensivos agrícolas 2004-2020 Taxa de crescimento: 4 % / ano 11,7 11,2 10,8 10,4 10,0 9,6 8,5 7,1 7,3 6,6 12,2 12,7 13,2 4,5 4,2 3,9 5,4 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
MERCADO DE DEFENSIVOS AGRÍCOLAS BRASIL Vendas Classes (2012) US$ 1.000 US$ 9,6 bilhões R$ 19,2 bilhões
MERCADO DE DEFENSIVOS AGRÍCOLAS BRASIL Vendas Culturas - US$ milhões Fonte: SINDAG
TABELA 5 - PRODUTOS FITOSSANITÁRIOS UTILIZADOS NO BRASIL TIPO INGREDIENTES ATIVOS PRODUTOS COMERCIAIS INSETICIDAS / ACARICIDAS 169 403 FUNGICIDAS / BATERICIDAS 138 276 HERBICIDAS 70 254 NEMATICIDAS 7 15 OUTROS* 20 54 TOTAL 404 1002 *antievaporante, ativador, espalhante adesivo, feromônio, inibidor de crescimento, regulador de crescimento, regulador vegetal
VANTAGENS: controla na linha da cultura maior espectro de ação em relação ao controle biológico controle de plantas daninhas de propagação vegetativa trabalha em condições adversas permite uso de espaçamentos menores menores danos ao sistema radicular DESVANTAGENS: resíduos toxicidade ao homem problema de educação do lavrador desenvolvimento de resistência em algumas espécies Impacto ambiental - danos
CLO = clorofila Nu = núcleo Mt = microtúbulos M = mitocôndrio Pl = plastídio Pc = parede da célula Interferem com microtúbulos Herbicidas auxinicos RNA Síntese de Ac. graxo VACÚOLO Destruição de membranas CLO CLO PC Biossíntese da celulose Fotossíntese, biossíntese da clorofila, carotenos, peroxidação de lipídeos Metabolismo NH 4 biossíntese de aminoácidos Figura 1 Locais de ação dos principais mecanismos de ação dos herbicidas.
2. CLASSIFICAÇÃO DOS HERBICIDAS a) Época de aplicação b) Seletividade c) Translocação d) Grupo químico e) Mecanismo de ação
a) Época de Aplicação Pré-plantio incorporado (PPI) Pré-emergência (PRE) Pós-emergência inicial Pós-emergência tardia Pós-emergência dirigida
PP H PPI Pós-dirigida PRE H Pós-Inicial Pós-tardia Figura 2 Épocas de aplicação dos herbicidas.
b) SELETIVIDADE. Seletivos. não seletivos c) TRANSLOCAÇÃO. Contato. translocação simplástica apoplástica
d) GRUPO QUÍMICO - fenoxiacéticos 2,4 - D - uréias substituidas diuron - sulfoniluréias - nicosulfuron c) MECANISMO DE AÇÃO - mimetizadores de auxina - inibidores da mitose - inibidores da fotossíntese - inibidores da ALS
PRINCIPAIS MECANISMOS DE AÇÃO LOCAL DE APLICAÇÃO Inibidores da divisão celular Inibidores de crescimento inicial Inibidores da fotossíntese Inibidores da síntese de pigmentos Mimetizadores de auxina Destruidores de membrana Inibidores da ALS Inibidores da ACCase Inibidores da EPSP Solo Solo Solo Solo Folha Folha/Solo Folha Folha Folha