Dourados
Esse efeito positivo do CO2 é maior do que o observado em outras culturas
Embrapa Mandioca e Fruticultura 08/06/2017 09h02
Elevação de CO2 aumenta produtividade média e ainda reduz efeitos negativos da seca, revela pesquisa inédita A mandioca é muito eficiente em minimizar os efeitos da seca quando cultivada sob elevada concentração de gás carbônico (CO2). Esse efeito positivo do CO2 é maior do que o observado em outras culturas.
A descoberta está em um estudo inédito realizado em parceria entre a Embrapa e o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) que submeteu a mandioca a essas duas condições, simultaneamente, para verificar seu comportamento diante dos efeitos das mudanças climáticas que vêm ocorrendo no planeta.
Resultado especialmente importante por se tratar de uma cultura de subsistência para muitas famílias, especialmente na região semiárida do Nordeste brasileiro.
Na maior parte das culturas, o aumento na concentração atmosférica de CO2 é benéfico para a produtividade.
Porém, a elevação desse gás na atmosfera provoca redução das chuvas e aumento da temperatura, efeitos que tendem a prejudicar o desempenho produtivo.
No entanto, nesse estudo internacional, pesquisadores concluíram que concentrações elevadas de CO2 aliviam o efeito inibitório da seca sobre a fisiologia e crescimento das plantas de mandioca.
"Com base nos dados do trabalho, é possível fazer a seguinte analogia: suponha que uma área comercial de mandioca irrigada produza 50 mil quilos de raízes enquanto uma área comercial de tamanho idêntico não irrigada produza apenas 17 mil quilos.
Ao aumentar-se a concentração de CO2 nas duas áreas, a irrigada produzirá 58,5 mil quilos, acréscimo de 17%, e a área de plantio cultivada sob seca resultará em 36 mil quilos de raízes, um aumento de 112%", esclarece o pesquisador da Embrapa Mandioca e Fruticultura (BA) Jailson Lopes Cruz, responsável pelo estudo.
Sendo assim, a cultura, que já é importante para o Brasil e para a África, mostra-se ainda mais estratégica em regiões cuja situação de déficit hídrico será intensificada pelas mudanças que estão ocorrendo no clima, já que, sob elevado CO2, é capaz de alcançar produtividade média maior, ainda que sob severas condições de escassez de água.
Entretanto, os pesquisadores ressaltam que a produção sob estresse hídrico é sempre menor se comparada às áreas irrigadas.
A diferença da mandioca é que a elevação de CO2 atmosférico faz com que a produtividade das plantas sem água cresça proporcionalmente mais em relação às que contam com água sob as mesmas condições.
O diferencial desse trabalho, realizado em casas de vegetação do USDA, no âmbito do Programa Embrapa Labex (laboratórios virtuais da Empresa no exterior), foi verificar como a mandioca reage à elevação na concentração de CO2 na atmosfera quando cultivada sob condições de déficit hídrico.
Esse aspecto é importante, já que a maioria dos estudos tem sido realizada sob boas condições hídricas, isto é, não estuda a interação entre o CO2 e a escassez de água, como pontua Cruz.
A concentração atual de CO2 na atmosfera está por volta de 407 ppm de CO2 (na época do estudo, em 2011, era de 390 ppm), e a expectativa é que essa concentração aumente significativamente nas próximas décadas.
O que os especialistas fizeram foi comparar a produção de matéria seca da mandioca quando cultivada sob duas concentrações de CO2 (390 e 750 ppm) e duas condições hídricas (bem irrigado e déficit hídrico).
"Quando as plantas foram cultivadas sob a concentração de 390 ppm de CO2, o déficit hídrico reduziu a produção de raízes tuberosas em quase 70%.
Isso permite dizer que o déficit hídrico que induzimos nesse estudo foi realmente forte, semelhante ao que normalmente ocorre em condições de campo das regiões semiáridas", afirma Cruz.
Posteriormente, os especialistas fizeram a seguinte comparação: 750 ppm de CO2 com déficit hídrico versus 390 ppm de CO2 também com déficit hídrico.
"O aumento verificado na produtividade média de matéria seca das raízes tuberosas foi de 112% (ver gráfico) em favor da mais alta concentração de CO2", informa Cruz, responsável pelo estudo publicado em 2016 no jornal internacional Scientia Horticulturae.
Já sob boas condições hídricas, o aumento de produtividade das raízes tuberosas, devido ao incremento do CO2, girou em torno de apenas 17% (ver gráfico).
Oestudo indica, assim, que o aumento da produtividade de raízes foi proporcionalmente maior em plantas sob déficit hídrico.
Márcio Porto, fisiologista da Embrapa Mandioca e Fruticultura e precursor no Brasil de pesquisas que estabeleceram alguns dos mecanismos de tolerância à seca da mandioca, ressalta aspecto inédito do trabalho: "Obviamente plantas sob estresse produzem menos do que plantas bem irrigadas tanto com o CO2 alto quanto com o CO2 mais baixo.
A importância desse estudo é verificar que a produção de matéria seca das raízes tuberosas foi incrementada tanto em plantas com estresse como sem estresse, mas esse aumento causado pelo CO2 foi proporcionalmente maior em plantas cultivadas sob estresse [112%] do que em plantas sem estresse [17%]. Esse é o primeiro trabalho evidenciando essa relação positiva em mandioca", salienta Porto.
Para um dos principais ecofisiologistas de mandioca da atualidade, que por muitos anos atuou no Centro Internacional de Agricultura Tropical (Ciat), na Colômbia, Mabrouk El-Sharkawy, esse trabalho é muito bem-vindo, pois são extremamente escassas as informações sobre a resposta da mandioca às mudanças climáticas.
"Assunto de extrema relevância, tendo em vista que a mandioca é uma cultura alimentar importante para o mundo, em áreas tropicais e subtropicais", frisa.
El-Sharkawy diz que o trabalho liderado por Cruz mostra que o aumento de CO2 pode aliviar bastante o efeito do estresse hídrico, mas acrescenta que gostaria de ver essa pesquisa ser levada a campo, utilizando uma técnica de enriquecimento de CO2 denominada FACE (Free-Air CO2 Enrichment), ou ser desenvolvida em casa de vegetação com teto removível, que proporciona condições mais próximas do ambiente de cultivo.
O método FACE, segundo ele, foi empregado em um único trabalho de campo para analisar o comportamento da mandioca com CO2 elevado realizado na Universidade de Illinois, no norte dos Estados Unidos.
Porém, esse trabalho foi conduzido em ambiente com boas condições hídricas. Por isso o trabalho desenvolvido por Cruz e colaboradores é importante porque se detém em um tema ainda pouco explorado: a interação entre aumento da concentração de CO2 e a seca.
Na pesquisa de Jailson Cruz, em casa de vegetação, o incremento de CO2 associado à boa disponibilidade de água levou a um aumento de aproximadamente 17% na produção de raízes tuberosas. "Em Illinois, eles fizeram um estudo diretamente no campo e esse aumento foi de 100%.
Além da variedade diferente, que pode responder melhor à elevação na concentração de CO2, o cultivo diretamente no campo também pode ter favorecido esse aumento significativo", analisa Cruz.
Por isso, na sua avaliação, há a possibilidade de, no campo, a resposta da mandioca à elevação na concentração de CO2 e ao déficit hídrico ser ainda maior do que o observado em seu trabalho de pesquisa.
"Em casa de vegetação, existe o que chamamos de aclimatação da fotossíntese. Se elevo a concentração de CO2 no ambiente de cultivo, a planta aumenta a atividade fotossintética. Isso é particularmente verdadeiro para as plantas do grupo fotossintético C3, ao qual a mandioca pertence.
Na casa de vegetação, chega um momento que o pequeno tamanho do vaso não permite o crescimento normal das raízes tuberosas, comprometendo a assimilação dos compostos orgânicos enviados pelas folhas.
Esse processo leva à aclimatação da fotossíntese, por um processo denominado ‘retroinibição’, cujo objetivo é balancear a produção de carboidratos pelas folhas com o consumo pelas raízes.
Mesmo em campo, no início do crescimento das plantas, ocorre essa aclimatação da fotossíntese. No entanto, quando as raízes começam a se desenvolver, essa inibição tende a desaparecer.
Daí a possibilidade de que no campo, com o aumento do número e tamanho das raízes, a fotossíntese volte a crescer, e a resposta ao CO2 sob déficit hídrico possa ser ainda maior do que o observado em nosso trabalho na casa de vegetação", sugere o responsável pelo trabalho, Jailson Cruz.
Marcio Porto, que lidera a Equipe Técnica de Mandioca da Embrapa Mandioca e Fruticultura, adianta que estão sendo desenvolvidas propostas de projeto no sentido de avaliar esses estudos em condições mais próximas ao que se observa no campo.
Projeções agroclimáticas mostram que a mandioca deve migrar para o Sul e o Sudeste do País, em função do elevado aumento de temperatura em todas as regiões.
A previsão geral é que culturas como soja, arroz e café sejam prejudicadas e tenham suas áreas reduzidas. Já em relação à mandioca, pode-se aumentar sua área e produção.
"Existe a possibilidade de a mandioca migrar para essas regiões para substituir parte da área daquelas culturas.
No entanto, há a possibilidade de que a área de mandioca não seja reduzida no Nordeste, porque, como mostra o trabalho, a elevação no CO2 compensará, ainda que parcialmente, a redução da precipitação", analisa Cruz.
O especialista em mudanças climáticas Hilton Silveira Pinto, professor da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), que coordenou a elaboração de um relatório para o Banco Mundial com projeções dos efeitos das mudanças climáticas na agricultura nas próximas décadas, estudou o comportamento de 11 culturas, entre as quais a mandioca.
"Estudos indicam que a mandioca se adapta melhor do que outras culturas ao aumento de temperatura, tanto que é cultivada praticamente no Brasil inteiro, com inúmeras variações climáticas. É uma cultura que vai tolerar muito bem o aquecimento global", afirma.
Silveira Pinto diz que, havendo um aumento de temperatura, algumas plantas mais sensíveis ao calor vão ser deslocadas para áreas mais frias.
"No caso da mandioca, esse deslocamento pode ser mais lento em direção ao Sudeste e Sul do Brasil, mas certamente deve ocorrer uma melhoria no desenvolvimento da planta nas áreas que hoje são mais frias e que tendem a ser mais quentes", observa.
O pesquisador da Embrapa Informática Agropecuária (SP) Eduardo Assad, autor de diversos trabalhos sobre mudanças climáticas e seus impactos na agricultura, concorda com esse raciocínio.
"Nas simulações que fizemos, a mandioca fica com alta vulnerabilidade na região do Semiárido.
Portanto, ela tende a se deslocar para regiões onde há mais água, mesmo com temperaturas elevadas", salienta. Assad diz ainda que, em um dos cenários projetados, mantendo-se a situação da produção da mandioca atual, seria registrado um prejuízo em torno de R$ 100 milhões até 2020 na região Nordeste.
"Com o deslocamento da mandioca para outras regiões, até o ano de 2050 a gente passa a ter um ganho de aproximadamente R$ 320 milhões", acrescenta.
Cruz reitera que, com base nos estudos conduzidos pela Embrapa e o USDA, é possível sugerir que um aumento na concentração de CO2 poderá contribuir para reduzir os efeitos negativos do déficit hídrico e da elevação da temperatura sobre a produtividade e o agronegócio da mandioca em situações de mudanças climáticas.
E para buscar saídas para o Semiárido, já que a mandioca é basicamente uma cultura de subsistência e extremamente importante para o agricultor familiar, os especialistas citam uma das principais estratégias a serem alcançadas: a identificação e desenvolvimento de variedades mais tolerantes ao déficit hídrico e a altas temperaturas.
Jailson Cruz conta que vem desenvolvendo, em conjunto com os pesquisadores da Equipe Técnica de Mandioca, um projeto de seleção de variedades tolerantes à seca.
Um dos experimentos está sendo desenvolvido no campo avançado da Embrapa Mandioca e Fruticultura no extremo Nordeste, localizado em Mossoró (RN), cujo responsável é o pesquisador Jaeveson da Silva.
"O objetivo é colocar à disposição dos produtores variedades que possam responder de forma mais eficiente às mudanças climáticas que já estão acontecendo e deverão se intensificar", afirma Cruz.
Nesses últimos cinco anos, em que o Semiárido nordestino vive estiagem severa, boa parte das variedades de mandioca não resistiu.
Porém, algumas poucas variedades que permanecem lá, com o produtor, podem ter potencial grande de produzir bem em condições de déficit hídrico e altas temperaturas.
"Buscamos no Nordeste, nas áreas mais secas, materiais que sobreviveram a esses cinco anos de seca intensa.
Reunimos esse material e, juntamente com alguns materiais melhorados pela Embrapa Mandioca e Fruticultura para tolerância à seca, levamos para Mossoró, para avaliação em ambiente de forte déficit hídrico e altas temperaturas.
Eram 40 variedades e, ao final do primeiro ano, selecionamos 20. Repetimos o experimento e a partir dessas 20 vamos selecionar dez para trabalhar com os produtores rurais da região semiárida", informa Cruz.
Jaeveson da Silva, que acompanha os experimentos, diz que o trabalho vai até dezembro, e a previsão é, em janeiro de 2018, já chegar ao resultado das variedades que se comportaram melhor. Ainda segundo Jaeveson, a expectativa é a melhor possível.
Ele adianta que alguns materiais produzidos pelo programa de melhoramento da Embrapa demonstraram bom desempenho.
"Inclusive, a produção de parte aérea também foi surpreendente. Isso porque, para a região semiárida, a alta produção de parte aérea é importante porque serve para alimentar o gado na época de seca."
A ideia, de acordo com Silva, é utilizar a lógica do projeto "Rede de multiplicação e transferência de manivas-semente de mandioca com qualidade genética e fitossanitária" (Reniva) para transferir esses materiais superiores para os produtores.
Vale ressaltar que outros projetos para tolerância à seca e a altas temperaturas estão sendo desenvolvidos por pesquisadores da Embrapa Mandioca e Fruticultura.
Qual a vantagem comparativa da mandioca em relação à maioria das plantas cultivadas? Jailson Cruz responde: "a mandioca tem uma capacidade superior de tolerância à seca, porque, sob alto déficit de pressão de vapor de água no ar, ela fecha os estômatos [estrutura responsável pela comunicação do meio interno da célula com a atmosfera] e mantém os tecidos hidratados. Ou seja, não perde água facilmente para o ambiente.
Já para a maioria das plantas cultivadas, esse controle estomático é menos eficiente, o que leva à perda de água mais rapidamente para o ambiente, comprometendo seriamente a sobrevivência e a produtividade sob condições de seca."
Ele também menciona outras características, como o sistema radicular profundo — a mandioca é capaz de buscar água até dois metros de profundidade — e a capacidade de promover a fotossíntese mesmo com baixo potencial hídrico na folha.
Além disso, tolera de forma satisfatória temperaturas de até 35 graus (para alguns autores até 40oC) e responde bem à alta radiação solar.
"Em dias de pleno sol, temos em torno de 2.000 micromoles de radiação solar, e a mandioca consegue responder positivamente a até próximo dessa intensidade luminosa; ou seja, em comparação a outras culturas, é mais eficiente em usar a luz solar em processos fisiológicos e de crescimento", complementa Cruz.
