Manejo de plantas daninhas em canade-açúcar: é preciso inovar mais! Edivaldo Domingues Velini Professor Titular Faculdade de Ciências Agronômicas / Unesp -Botucatu Departamento de Produção e Melhoramento Vegetal Núcleo de Pesquisas Avançadas em Matologia velini@fca.unesp.br
A produção havia estabilizado em 120 milhões de t até 2006. A partir de 2007 a produção cresceu continuamente alcançando 200 milhões de t. A principal justificativa para o crescimento é a incorporação de inovações, principalmente as fundamentadas em biotecnologias. Fonte / Source: IBGE, MAPA e Mídia
Eficiência, Eficácia e Efetividade A eficiência enfatiza a resolução de problemas e a economia dos meios disponíveis, estabelecendo e organizando tarefas e obrigações. Está associada ao desempenhar bem as tarefas, ao controle dos custos e à racionalização do uso dos meios. Já, a eficácia relaciona-se à capacidade de cumprir os objetivos e alcançar os resultados esperados. Uma instituição pode ser extremamente eficiente sem, contudo, ser eficaz. Se uma instituição é eficaz e seus objetivos correspondem a demandas dos mercados ou da sociedade, ela é efetiva. A efetividade fundamenta-se na legitimidade dos objetivos e na capacidade de alcança-los. Observação: Estado Brasileiro é ineficiente e responsável pela gestão de por ~61% do PIB.
Competitividade / efetividade de instituições e profissionais Eficiência na produção ou prestação de serviços Ênfase dos currículos Atitudes Vantagem Competitiva Liderança Networking Gestão da qualidade dos produtos e dos serviços Efetividade Inovação tecnológica e/ou Social Gestão de projetos Empreendedorismo Sustentabilidade Responsabilidade Habilidades ou capacidades menos trabalhadas nas Universidades social Ecologia humana
Idiomas científicos Idiomas legais ou normativos Tecnologias convergentes Inovação: precisa de interpretes Leis e Normas Idiomas comerciais / marketing / gestão Problemas Demandas Mercados Recursos
Tipos de inovação: De produto De processo Organizacional Comunicação As principais inovações organizacionais são as leis e normas. O aprimoramento e a harmonização de leis e normas é uma tarefa árdua, mas absolutamente necessária em uma nação em construção como é o Brasil. Na grande maioria dos casos já há exemplos de outros locais ou áreas do conhecimento que podem ser usados. A lei 8.666/93 é um exemplo de lei ultrapassada e que não beneficia a população.
Inovação A capacidade de inovar e a gestão da qualidade assumem papel central na definição do sucesso ou insucesso de empresas, instituições ou nações. Inovar é gerar, produzir e explorar, economicamente e com sucesso, novas ideias e conceitos. A inovação é demandada em todas as áreas do conhecimento e ramos de atividade. A inovação não pode se limitar à inovação tecnológica. Um dos maiores desafios para o mundo e, principalmente, para o Brasil, é a produção de inovações sociais. Qualidade e sustentabilidade vêm se tornando os principais objetivos.
As inovações são progressivamente mais complexas demandando equipes ou redes de inovação. Os custos de desregulamentação e gestão de propriedade intelectual em escala global crescem exponencialmente. Formar recursos humanos é fundamental para inovar Não há inovação sem o inovador Não há inovação sem liderança
Inovações radicais ou incrementais Qual a melhor opção? Por onde começar?
Inovações radicais com alcance mundial Tecnologias convergentes Computador Satélites / GPS Internet Fotônica Transgênicos / RNAi / Edição Genômica / CRISPr Clonagem / células tronco Nanotecnologia Scanner e Impressão 3D Novos materiais, fármacos e defensivos
Emerging technologies Tecnologias Convergentes / Emergentes Átomos Genes Neurônios Bits Nanotechnology Biotechnology Cognitive science Information technology
Inovações incrementais Conhecimento e otimização de processos e sistemas. Reorganização do conhecimento existente. São mais simples e permitem a capitalização necessária para promover inovações radicais. Foco em sustentabilidade. Ajuste local. Prolongam o uso de inovações radicais
Inovações em agricultura e pecuária Plantio direto. Cadeias de produção de bioenergia. Cadeias de produção de alimentos de origem animal. Propagação vegetativa em eucalipto. Vários modelos de integração. Melhoramento animal e vegetal. OGMs 94% das tecnologias aprovadas. Controle biológico e manejo integrado. Fixação simbiótica de Nitrogênio. Colhedoras (Ex.: café e cana)
Aspirina No século V a.c., Hipócrates, médico grego e pai da medicina científica, escreveu que o pó ácido da casca do salgueiro ou chorão (que contém salicilatos mas é potencialmente tóxico) aliviava dores e diminuía a febre. O princípio activo da casca, a salicina ou ácido salicílico (do nome latino do salgueiro Salix alba) foi isolado na sua forma cristalina em 1828 pelo farmacêutico francês Henri Leroux, e Raffaele Piria, químico italiano. Em 1897, o laboratório farmacêutico alemão Bayer conjugou quimicamente o ácido salicílico com acetato, criando o ácido acetilsalicílico (Aspirina), que descobriram ser menos tóxico. O ácido acetilsalicílico foi o primeiro fármaco a ser sintetizado na história da farmácia e não recolhido na sua forma final da natureza. Foi a primeira criação da indústria farmacêutica. Foi também o primeiro fármaco vendido em tabletes. John Vane, do Royal College of Surgeons, demonstrou pela primeira vez o mecanismo de ação do ácido acetilsalicílico, em Londres, 1971 recebendo o prêmio Nobel em 1982. Síntese da aspirina
Países Pesquisadores Pesquisadores Distribuição nos Setores (%) Total por 1000 habitantes Empresas Governo Ensino Superior Estados Unidos 1.400.000 9,5 80 7 13 Coreia do Sul 264.000 11,1 76 7 15 Alemanha 327.000 8,1 57 15 27 Rússia 442.000 6,3 48 33 19 Itália 106.000 4,3 39 16 41 Espanha 135.000 7,2 34 18 48 Africa do Sul 19.000 1,4 32 16 51 Brasil 129.000 1,4 26 5 68 Portugal 46.000 9,3 23 5 63 Argentina 39.000 2,9 11 44 43 MCTI (2010 e 2016)
Lei 13.243/2016: Marco Legal de Ciência, Tecnologia e Inovação Dispõe sobre estímulos ao desenvolvimento científico, à pesquisa, à capacitação científica e tecnológica e à inovação Alterações produzidas: Lei n o 10.973/04 Lei de Inovação federal; Lei n o 6.815/80 - Situação jurídica do estrangeiro no Brasil; Lei n o 8.666/93 Lei de Licitações; Lei n o 12.462/11 Regime Diferenciado de Contratações Públicas - RDC Lei n o 8.745/93 - Contratação por tempo determinado Lei n o 8.958/94 Relacionamento entre as instituições federais de ensino superior e de pesquisa científica e tecnológica e as fundações de apoio Lei n o 8.010/90 - Importações de bens destinados à pesquisa científica e tecnológica Lei n o 8.032/90 - Dispõe sobre a isenção ou redução de impostos de importação Lei n o 12.772/12 Regime de Trabalho do Plano de Carreiras e Cargos de Magistério Federal.
Processos de inovação em que a UNESP / Botucatu tem participado
Brachiaria decumbens FCA / Unesp Botucatu Belapart (2016)
Merremia cissoides FCA / Unesp Botucatu Belapart (2016)
Espécies t de palha/há r² 50% de controle Bidens pilosa 4,08 0,9961 Panicum maximum 5,02 0,9996 Brachiaria decumbens 6,08 0,9984 Ipomoea grandifolia 7,62 0,9931 Euphorbia heterophylla 9,30 0,9993 Ipomoea quamoclit 9,63 0,9964 Ipomoea nill 10,77 0,9941 Ipomoea hederifolia 10,85 0,9986 Merremia cissoides 11,07 0,9993 FCA / Unesp Botucatu Belapart (2016)
Regime térmico: efeito de 10t/ha de palha e da profundidade do solo Horas após o inicio do experimento (00:00 hs) Belaparte (2016)
Dinâmica de herbicidas Solubilidade Ionização pka e pkb Volatilidade Pressão de vapor Sensibilidade a luz Comprimentos de onda absorvidos K de partição no solo Kd e Koc K de partição octanol água Koa ou Kow Sorção Lixiviação Disponibilidade em solução Volatilização Fotodecomposição Absorção Plantas Propágulos Precipitação Irrigação Degradação química Temperatura Exposição a luz Degradação microbiana Persistência duração do período de controle Cobertura do solo Palhada Formulação Adjuvantes e aditivos Tecnologia de aplicação Deposição
Dinâmica de herbicidas Tecnologia Adjuvantes e aditivos Condições climáticas APLICAÇÂO Carregamento de gotas Carregamento de vapor Outras perdas DERIVA OU NÃO DEPOSIÇÃO Ambiente Culturas vizinhas operadores CONTAMINAÇÂO Deposição PLANTA Absorção / Translocação Metabolismo SOLO Sorção / colóides solução PALHA Retenção Remoção pela chuva Microbiana Lixiviação Volatilização Fotólise Química Perdas ou degradação
Dinâmica de herbicidas Tecnologia Adjuvantes e aditivos Condições climáticas APLICAÇÂO Carregamento de gotas Carregamento de vapor Outras perdas DERIVA OU NÃO DEPOSIÇÃO Ambiente / Água Culturas vizinhas operadores CONTAMINAÇÂO Chuva ou irrigação Deposição PLANTA Absorção / Translocação Metabolismo SOLO Sorção / colóides solução PALHA Retenção Remoção pela chuva Mov. lateral e ascendente Microbiana Lixiviação Volatilização Fotólise Perdas ou degradação Química
% of the planned rate % of the mean Applications Maximum Minimum Mean Drift Maximum Minimum 1 109,66 64,78 83,51 16,49 131,31 77,57 2 97,64 47,03 72,79 27,21 134,14 64,61 Herbicide dose in each plate ranged from 33.71 to 171.69% of the mean. Velini and Carbonari (2015) 3 141,06 43,71 82,16 17,84 171,69 53,20 4 118,34 29,50 87,19 12,81 135,73 33,83 5 115,05 66,40 86,61 13,39 132,84 76,67 6 101,07 42,21 83,24 16,76 121,42 50,71 7 77,93 50,29 63,78 36,22 122,19 78,85 8 144,66 32,79 97,28 2,72 148,70 33,71 9 108,80 53,80 81,50 18,50 133,50 66,01 10 114,10 64,60 87,30 12,70 130,70 74,00 11 120,00 48,60 87,20 12,80 137,61 55,73 12 113,50 56,50 81,36 18,60 139,50 69,44 13 107,70 29,80 70,90 29,10 151,90 42,03 14 103,10 62,40 79,90 20,10 129,04 78,10 15 110,10 67,10 87,10 12,90 126,41 77,04 16 112,90 56,40 79,30 20,70 142,37 71,12 17 99,50 70,10 84,00 16,00 118,45 83,45 18 119,03 57,40 91,40 8,60 130,23 62,80 19 116,60 41,60 80,32 19,60 145,17 51,79 20 109,90 73,10 86,50 13,50 127,05 84,51 21 106,10 59,90 78,80 21,10 134,64 76,02 22 108,50 39,10 71,40 28,60 151,96 54,76 Minimum 77,93 29,50 63,78 2,72 118,45 33,71 Mean 111,60 52,60 81,98 18,01 136,21 64,36 Maximum 144,66 73,10 97,28 36,22 171,69 84,51
Unidades experimentais e metodologia
Interceptação do herbicida na aplicação Porcentagem de interceptação pela palha 110 AI 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t de palha de aveia / ha TT DG FL TJ TX XR - 1,5 XR - 3,0 Ikeda et al. (2.001)
1400 ml do produto comercial Combine 500 / ha que transpuseram a palha Dinâmica de tebuthiuron em palha de cana-de-açúcar Tofoli (2.004) 1200 1000 800 600 400 200 0 5 t de palha / ha 10 t de palha / ha 15 t de palha / ha 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Precipitação acumulada - mm Efeito da palha na absorção? 2000 ml de combine / ha que atravessaram a palha Bom desempenho de alguns herbicidas de baixa solubilidade 1500 1000 500 0 0 Dia 1 Dia 7 Dias 14 Dias 28 Dias 0 10 20 30 40 50 60 Precipitação acumulada - mm
Fotodecomposição de herbicidas na palha
Fotodecomposição Absorção de luz por herbicidas
Concentração em solução Vs. Controle
Concentração de amicarbazone na solução x Controle
Ascensão de amicarbazone no solo Depth Position % of plot total % of plot total % cm MKH N-Tert-Butyl-MKH Des 0-5 Above treated 34,850 37,831 5-10 Above treated 21,364 16,878 10-12 Above treated 16,763 19,477 12-14 Above treated 16,770 19,362 14-19 Treated 9,667 6,451 19-22 Bellow treated 0,586 0,000 Non treated soil - 5cm 5 Non treated soil - 5cm 10 12 14 Non treated soil - 2cm Non treated soil - 2cm Treated soil - 5cm 19 22 Non treated soil - 3cm Sand - 1cm Irrigação por 25 dias: 3mm/dia pelo fundo do vaso. Trindade (2014)
Movimentação Lateral
Herbicida disponível em solução (%) Herbicida disponível em solução (%) 120 100 80 60 40 20 Disponibilidade de hexazinona na solução do solo 0 120 0 5 10 15 20 25 30 35 Teor de matéria orgânica do solo (g/dm 3 ) 100 80 60 40 20 Manzano (2013) 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Teor de argila (g/kg)
Herbicida disponível em solução (%) Herbicida disponível em solução (%) 14 12 10 8 6 Disponibilidade de diuron na solução do solo 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 14 Teor de matéria orgânica do solo (g/dm 3 ) 12 10 8 6 4 2 Manzano (2013) 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Teor de argila (g/kg)
Herbicida disponível em solução (%) Herbicida disponível em solução (%) 80 70 60 50 40 Disponibilidade de imazapic na solução do solo 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Teor de matéria orgânica do solo (g/dm 3 ) 80 70 60 50 40 30 20 10 Manzano (2013) 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Teor de argila (g/kg)
Comparação da disponibilidade de herbicidas. Referencial: amicarbazone. Manzano (2013)
Compatibilidade ente a classificação convencional e a baseada no potencial de sorção Compatibilidade Total 36,95% Manzano (2013)
Prejuízos aos sistemas de produção Competição Alelopatia Hospedando pragas, doenças e nematóides Dificultam tratos culturais e colheita Efeitos dos métodos de controle Possíveis reduções de produtividade Aumento do custo de produção Possíveis contaminações ambientais Possíveis contaminações dos produtos unesp
Seletividade Conceito teórico: capacidade de um herbicida controlar as plantas daninhas sem reduzir o crescimento ou a produtividade da cultura, quando aplicado na dose correta e de modo adequado. Conceito prático: capacidade de um herbicida, utilizado na dose correta e de modo adequado, proporcionar lucro e outros benefícios que superam os possíveis efeitos negativos sobre a cultura.
Seletividade Caracteriza o conjunto: herbicida, dose, estágio, tecnologia de aplicação, adjuvante, solo, palha (quantidade e distribuição), clima e variedade. O setor já lida muito bem com a seletividade, mas este ainda é um dos assuntos de maior complexidade em termos de abordagem.
Seletividade Dificilmente teremos informações suficientes sobre todas estas variáveis. A substituição de variedades, as mudanças nos sistemas de produção determinam que estas informações sejam obtidas novamente de tempos em tempos. Dificuldade da análise estatística para diferenciar médias muito próximas (5 a 10%).
Histórico Seletividade Ensaios de alta precisão com testemunhas laterais e parcelas subdivididas. Determinação da velocidade de recuperação e avaliação do crescimento e produtividade. (Obs.: perfilhamento, comprimento de plantas, produção e características industriais). Primeiras avaliações fisiológicas buscando a compreensão das intoxicações.
Teores de Clorofila (% da Testemunha) SP 78-1233 120 100 80 60 40 20 0 15 30 45 60 Dias Após a Aplicação - Folhas
Seletividade Dose real = Dose planejada x Cos α a Cos a 0 1 15 0,9659 30 0,866 45 0,7071 60 0,5 75 0,2588 90 0
Adjuvantes e formulações interferem na absorção em folhas?
Consumo água (cm -3.cm 2 ) DETERMINAÇÃO DA TAXA DE TRANSPIRAÇÃO 0.40 0.35 Discutir práticas que aumentam enraizamento e absorção 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 DIG PAN IPOGRA BRADEC IPOHEDE PO8862 SP80 3280 RB83 5486 EUCALIPTO MILHO
Tabela 2. Consumo de água (cm 3.cm -2 ) para as cultivares de cana-de-açúcar PO8862, SP80 3280, RB83 5486, e para as plantas daninhas D. horizonthalis, P. maximum, B. decumbens, I. grandifolia e I. hederifolia. Botucatu/SP - 2010. CONSUMO ESPÉCIES DE ÁGUA (cm 3.cm -2 ) Digitaria horizonthalis * 0,3630±0,0497 Panicum maximum 0,2630±0,0305 Ipomoea grandifolia 0,2576±0,0473 Brachiaria decumbens 0,2205±0,0251 Ipomoea hederifolia 0,1542±0,0226 Cana-de-açúcar (PO8862) ** 0,1623 Cana-de-açúcar (SP80 3280) 0,1287 Cana-de-açúcar (RB83 5486) 0,1152
ESTUDO DA MOVIMENTAÇÃO DO AMICARBAZONE EM CANA-DE- AÇÚCAR E PLANTA DANINHA
Tabela 3. Relação em porcentagem entre as concentrações de herbicidas na seiva de xilema e na solução fornecida ao sistema radicular para as cultivares de cana-de-açúcar PO8862, SP80 3280 e RB83 5486 e para I. grandifolia. Botucatu/SP - 2010. Herbicidas Cana-de-açúcar (%) PO8862 SP80 3280 RB83 5486 I. grandifolia (%) amicarbazone 5,22±3,23 * 6,13±2,82 4,70±1,04 53,86±13,47 imazapic 5,00±2,54 4,41±2,06 1,73±0,98 24,48±5,44 tebuthiuron 5,88±3,55 5,29±1,43 0,46±0,79 26,49±6,57 hexazinone 4,90±2,28 4,15±0,67 3,41±0,39 23,87±5,73 unesp
Metabolização e ativação do clomazone Safeners bloqueiam 5-OH Clomazone OH Clomazone 5-Keto Clomazone O O clomazone é ativado pela P-450 monoxigenase enquanto os demais herbicidas são inativados. Ferhatoglu et al. (2005)
Metabolização e ativação de isoxaflutole Estrutrutura do Isoxaflutole e principais metabólitos.
Glicina Degradação de glyphosate
Conjugação com gluthationa
Dificultadores da Seletividade em cana-de-açúcar Diversidade de espécies daninhas Espécies com reprodução vegetativa e propágulos com elevada quantidade de reservas Longo período de controle necessário principalmente quando se considera colheita mecânica Espaçamento amplo aumentando período de controle Dificuldade em obter informações precisas de infestação Amplo número de variedades em uso Possibilidade de persistência de eventuais efeitos negativos Necessidade cada vez maior de uso de misturas Incerteza quanto às doses médias e pontuais que atingirão o alvo Comportamento dos herbicidas depende de variáveis ambientais, quantidade de palha e tipo de solo
Facilitadores da Seletividade em cana-de-açúcar Presença de palha sobre o solo Disponibilidade de herbicidas de alta persistência Elevada quantidade de reservas nos colmos e soqueiras da cultura Rápido crescimento inicial da cultura em altura Posição das folhas Características dos sistemas de produção Possibilidade de separar no tempo e no espaço, o herbicida dos pontos de absorção da cultura Vigor da cultura Produção natural de perfilhos em excesso Maior capacidade de metabolização de agentes tóxicos e de tolerância a estresses Baixo consumo relativo de água
Conclusões consolidadas Precisamos continuar inovando em equipamentos, adjuvantes, formulações, estudo de variedades, gestão das práticas de manejo e gestão da informação. Baixa deriva e maior uniformidade de dose sempre contribuem para a maior eficácia. Seletividade deve ser um objetivo constante. Sendo possível, reduzir o contato das folhas com o herbicida. Parcelamento da dose em aplicações sequenciais contribui para a seletividade. A palha contribui no controle, intercepta os herbicidas e os libera para o solo por meio da água de chuva e pode aumentar a absorção de herbicidas. A temperatura na superfície da palha é muito superior à temperatura na superfície do solo, intensificando o processo de fotólise.
Conclusões gerais Como melhorar a dinâmica na palha? Como reduzir fotólise? Levantamentos de flora: há como evoluir? Duração dos programas de controle (até o fechamento da cultura): há como avaliar mais precisamente? As recomendações de doses podem ser mais precisas? Como ajustar doses quando misturo herbicidas com um mesmo mecanismo de ação? E se os mecanismos de ação forem diferentes? Como as misturas afetam a seletividade? Mudar a abordagem das avaliações de seletividade: explorar bancos de informações; avaliar deposição e absorção foliar; avaliar absorção radicular; avaliar taxas de metabolização.
Agradeço pela atenção: velini@fca.unesp.br