Linha de Pesquisa: Solos e Ambiente

BIOFORTIFICAÇÃO AGRONÔMICA DE CULTURAS AGRÍCOLAS COM SELÊNIO VISANDO A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS FUNCIONAIS
Responsável: Guilherme Lopes

A agricultura é um setor de extrema importância para a economia do Brasil, responsável pela geração de matérias-primas usadas em diversas indústrias, para a produção de álcool e de alimentos, dentre outras. Em termos de produção agrícola, sabe-se que além da quantidade a ser produzida (a qual vem crescendo nos últimos anos), atualmente, a preocupação com a qualidade nutricional dos alimentos visando a obtenção de produtos mais saudáveis e que sejam mais funcionais para o organismo humano, devido a presença de substâncias e/ou elementos essenciais à dieta dos humanos e animais, vem sendo foco de pesquisas no mundo, inclusive no Brasil e no estado de Minas Gerais. Nesse contexto, várias pesquisas relatam os efeitos benéficos de uma adequada dieta para o organismo humano, reduzindo a incidência de doenças das mais diversas, até mesmo do câncer. Dentre os elementos essenciais aos seres humanos e animais, o selênio (Se) é reconhecido por seus efeitos benéficos no organismo, atuando no sistema antioxidante, favorecendo de várias formas a manutenção de uma vida saudável, sendo os produtos agrícolas a principal fonte de Se para a população. No entanto, os teores de Se nas culturas agrícolas (alimentos) produzidas no Brasil são baixos, não alcançando as quantidades mínimas exigidas para se obter uma adequada dieta nesse elemento, sendo, esses baixos teores de Se nos alimentos atribuídos, principalmente, à carência desse elemento nos solos agrícolas do país. Ressalta-se, ainda, que há carência de ampla base de dados sobre informações a respeito da capacidade das culturas agrícolas brasileiras em absorver o Se e transferí-lo para as partes comestíveis (como nos grãos de cereais), produzindo alimentos biofortificados, bem como sobre a melhor estratégia que o Se deve ser adicionado aos solos/plantas (biofortificação agronômica) para aumentar sua concentração nos alimentos. É nesse contexto que o estudo da biofortificação agronômica de culturas agrícolas brasileiras com Se tem grande relevância, já que a agricultura funcional (produção de alimentos funcionais) atua em um dos pilares da segurança alimentar, aumentando a qualidade dos alimentos obtidos, o que é atualmente considerado de extrema importância pelas organizações mundiais de saúde para alcançar uma vida longa e saudável. De acordo com o exposto, a presente proposta visa avaliar diferentes estratégias para se realizar a biofortificação agronômica de culturas agrícolas com Se (via solo ou via foliar), com foco em culturas básicas usadas na alimentação humana, como arroz, feijão ou trigo, bem como em culturas forrageiras usadas na alimentação animal. Salienta-se que a inclusão de doses baixas de Se em fertilizantes usados na agricultura já é uma realidade em alguns países, como na Finlandia, e que tal inclusão pode ser realizada para os fertilizantes usados no Brasil, conforme regulamentado, em 2016, pela Instrução Normativa N° 46 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Assim, dentre as estratégias para adicionar o Se via solo, propõe-se na presente proposta, incorporar este elemento essencial aos humanos em fertilizantes rotineiramente aplicados aos solos para o cultivo das culturas agrícolas, como em fertilizantes fosfatados e nitrogenados.

Funcionalidade do Solo, Sustentabilidade Produtiva e Serviços Ecossistêmicos em Sistemas Agrícolas e Naturais
Responsável: Junior Cesar Avanzi

O presente projeto integra um conjunto de estudos voltados à caracterização, monitoramento e manejo de atributos físicos, químicos e biológicos do solo, com ênfase na sua funcionalidade em sistemas agrícolas sob diferentes condições de uso e manejo. A proposta articula investigações sobre compactação, erosão hídrica, estoques e dinâmica de carbono e nitrogênio, estrutura e disponibilidade de água no solo, além de aspectos relacionados à saúde do solo e prestação de serviços ecossistêmicos. A abordagem metodológica contempla experimentos de campo, análise de dados multivariados, uso de sensores próximos e remotos, modelagem preditiva, inteligência artificial e integração de dados espaciais. Práticas como plantio direto, uso de plantas de cobertura, diversificação de culturas e restauração florestal são avaliadas quanto à sua capacidade de mitigar estresses físicos e climáticos e promover maior resiliência dos sistemas produtivos. Os resultados esperados incluem o desenvolvimento de indicadores funcionais do solo, a valoração de impactos econômicos da degradação e a proposição de estratégias adaptativas para intensificação sustentável da produção agrícola, contribuindo para o planejamento territorial e a manutenção dos serviços ecossistêmicos em paisagens multifuncionais.

Subprojetos:

1. Mitigação de estresses climáticos e físicos do solo por meio de combinação de diversificação de culturas em sistema de plantio direto.
Financiador: Fundação Agrisus - Auxílio financeiro. Coordenador: Felipe Schwerz: 2024-2026. Status: em execução;

2. Compactação e estoque de carbono no solo: variabilidade e interações solo-planta-ambiente avaliados de forma integrada com dados de campo, sensores proximais e inteligência artificial.
Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais. Coordenador: Bruno Montoani Silva. Vigência: 2024-2026. Status: em execução;

3. Relações entre saúde do solo, estoque de C e N: mensuração e modelagem em sistemas de produção em função do manejo.
Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Coordenador: Junior Cesar Avanzi. Vigência: 2022-2026. Status: em execução;

4. INCT em Segurança de Solo e Alimento.
Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Coordenador: Luiz Roberto G. Guilherme. Vigência: 2023-2027. Status: em execução;

5. Custo da erosão hídrica em áreas com diferentes graus de compactação do solo em sistema de produção de grãos.
Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais. Coordenador: Junior Cesar Avanzi. Vigência: 2021-2025. Status: em execução.

Projeto Cotton Solos – Mali. (UFLA/DCS, ABC/MRE, PNUD/ONU e CMDT.)
Coord. Marx L.N. Silva

O objetivo do projeto é aumentar a produtividade da cultura do sistema produtivo do algodão utilizando tecnologias de conservação e de fertilidade do solo em áreas agrícolas das regiões abrangidas pelas filiais Nordeste e Sul da CMDT. Considerando o âmbito de atuação da UFLA e a realidade do setor algodoeiro no Mali, o presente
Projeto terá como foco a execução de atividades voltadas para melhorar a qualidade dos solos de regiões algodoeiras, fortalecer as capacidades dos técnicos da CMDT e de agricultores malinenses mediante: i) a capacitação de pesquisadores em análise laboratorial de solos; ii) o apoio à transferência de tecnologias adequadas às condições agronômicas e socioeconômicas das regiões alvo do Projeto (Siani - Sikasso e Koutiala - Bandiagara II); iii) a capacitação de pesquisadores, de extensionistas, de técnicos locais e de produtores líderes no uso e difusão de tecnologias relacionadas à produção de algodão, tais como conservação e manejo dos solos e da água, planejamento do uso da terra, fertilidade do solo e recuperação de áreas degradadas pela erosão hídrica. Para assegurar o êxito do Projeto, torna-se necessário o envolvimento e a instrumentalização do corpo técnico das organizações de assistência técnica e extensão rural do Mali para uma efetiva disseminação das tecnologias recomendadas, preferencialmente com a participação direta dos interessados em potencial (produtores, líderes e dirigentes de associações de produtores e de organizações não governamentais). Em linhas gerais, a lógica do Projeto se coaduna com os princípios adotados pelo Brasil no âmbito da Cooperação Sul-Sul, o que se caracteriza pela: i) atenção particular ao compartilhamento de conhecimentos (validação e difusão de eficientes sistemas de produção de algodão); ii) ênfase na capacitação de recursos humanos e emprego da mão de obra local (capacitações no Brasil e aplicação prática em cada um dos países parceiros, com emprego de técnicos e mão-de-obra local); e iii) concepção de projetos que reconheçam as peculiaridades de cada país (ênfase no fortalecimento das instituições existentes e na identificação dos sistemas tradicionais de exploração e construção em comum de arranjos produtivos eficientes sobre a base dos sistemas tradicionais). Neste contexto, a proposta de cooperação técnica consubstanciada neste Projeto envolve a execução de quatro componentes com os quais se pretende alcançar resultados interdependentes: i) validação e difusão de tecnologias da UFLA para o melhoramento de solos destinados ao cultivo do algodão e culturas alimentares associadas; ii) fortalecimento do sistema de manejo e conservação de solos e águas; iii) capacitação de pesquisadores, extensionistas, técnicos locais e produtores líderes no uso e difusão das tecnologias recomendadas; e iv) melhoria da infraestrutura das comunidades agrícolas de Sikasso e Bandiagara II.

Projeto Cotton Côte d’Ivoire – Côte d’Ivoire ((UFLA/DCS, ABC/MRE, PNUD/ONU e organizações da cadeia do caju e algodão) Coord. Marx L.N. Silva

Objetivo do projeto é contribuir para a redução do êxodo rural e da insegurança alimentar, tendo como objetivo específico o aumentar a produtividade do algodão por hectare da região norte de Côte d’Ivoire. Este resultado prevê capacitações para os atores marfinenses envolvidos no projeto, produtores, técnicos e extensionistas de todos os níveis. O objetivo é o de alcançar o maior número possível de pessoas desde o pequeno produtor às instituições. A foco dessas capacitações é promover mudanças qualitativas e estruturais na Côte d’Ivoire e desenvolver capacidades técnicas e organizacionais e de individuais. As capacitações compreendem o conjunto de ações, baseadas no desenvolvimento de capacidades, com base na geração ou apropriação de conhecimento, tecnologia, prática ou experiência. As capacitações serão destinadas aos técnicos da região cotonicultora da Côte d’Ivoire. O primeiro produto desse resultado será a elaboração de um Plano Geral de Capacitação Técnica (PGCT) que deverá ser definido conjuntamente entre todas as instituições brasileiras e marfinenses envolvidas no projeto. Os temas dos treinamentos foram escolhidos conjuntamente durante a visita de prospecção à Côte d’Ivoire no exercício da árvore de problemas. Caso as instituições brasileiras e marfinenses identifiquem outras temáticas que considerem ser relevantes, essas poderão ser contempladas no plano de capacitação, desde que sejam acordadas entre as partes. Com o PGCT elaborado e validado pelo Comitê Gestor do projeto, as capacitações serão ministradas em conformidade com a capacidade logística da instituição que sediará o treinamento. O conteúdo das capacitações será produzido pela UFLA, traduzido e compartilhado com as instituições marfinenses. A logística e organização para realizar as capacitações serão de responsabilidade do país anfitrião. Toda capacitação será objeto de avaliação in loco e da elaboração de um relatório pelas instituições executoras do Brasil e da Côte d’Ivoire. Esse Resultado também contempla a implementação de Unidade Técnica de Demonstração (UTD). E para a implementação da UTD, o resultado também contempla um diagnóstico de equipamentos agrícolas existentes e que, possivelmente, poderão ser adquiridos para a implementação da UTD.

METODOLOGIAS, MONITORAMENTO E MODELAGEM DE ATRIBUTOS INDICADORES DA QUALIDADE DO SOLO EM RELAÇÃO ÀS PERDAS DE SOLO, ÁGUA, NUTRIENTES E CARBONO ORGÂNICO POR EROSÃO HÍDRICA EM SUB-BACIAS DE REFERENCIAS NAS BACIAS HIDROGRÁFICAS DOS RIOS GRANDE E JAGUARI, REGIÃO SUL DO ESTADO DE MINAS GERAIS
Coord. Marx L.N. Silva

O monitoramento e a modelagem dos processos que contribuem na evolução da erosão hídrica têm se mostrado de grande importância na execução do planejamento conservacionista do solo e na redução dos impactos ambientais, e consequentemente econômicos. Principalmente a modelagem e o monitoramento utilizando metodologias inovadoras que permitam obter diagnósticos precisos em curto espaço de tempo. Os objetivos gerais da proposta de estudo foram utilizar metodologias inovadoras de diagnóstico, monitoramento e modelagem da erosão hídrica e da cobertura vegetal. Estas metodologias são de suma importância no planejamento e no uso de tecnologias conservacionista nos sistemas de produção agrícola sustentável, monitoramento de áreas degradadas pela erosão hídrica, manejadas e de estudos ambientais em florestas nativas e plantadas. Portanto, o primeiro objetivo foi desenvolver estudos de perdas de solo, água, nutrientes e carbono orgânico em sistemas de manejo de florestas, pastagens e culturas, em parcela padrão, conforme a metodologia USLE (Universal Soil Loss Equation), RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) e SWAT (Soil and Water Assessment Tool), em sub-bacias hidrográficas de referência, dos Rios Grande e Jaguari, região sul do estado de Minas Gerais. Este estudo teve como objetivo também conduzir uma avaliação de modelos de erosão espacialmente distribuídos, aplicados em larga escala. Os métodos propostos para avaliação dos modelos consistem em teste quantitativo tradicional, baseado em medições sedimentométricas (Estações conduzidas por instituições como ANA, hidroelétricas e outros), com o intuito de analisar a capacidade preditiva dos modelos em relação à produção total de sedimentos na bacia; identificação espacial das fontes de sedimentos na bacia por meio do uso de traçadores geoquímicos, magnéticos e espectrais o que possibilitou uma comparação com as fontes identificadas pelos modelos; monitoramento de campo semiquantitativo para avaliar a severidade da erosão em diversos pontos na bacia, o que forneceu dados espaciais que foram comparados com os mapas gerados pelos modelos. O segundo objetivo foi utilizar modelagem em 3D, geradas a partir de câmera digital, utilizando princípios de aerofotogrametria, a técnica de nuvens de pontos aliada a técnica Strucutre from Motion (SfM) e Multi View Stereo (MVS) e sensores (câmera digital - RGB), embarcados em Veículo Aéreo não Tripulado (VANT). Portanto, o objetivo específico deste estudo foi o entendimento da dinâmica e dos processos que regem as diversas formas de erosão hídrica e quantificar perdas de solo utilizando técnicas de modelagem em 3D, ortofotos e Modelo Digital de Superfície (MDS) geradas a partir de câmera digital e sensores embarcados em VANT. Este estudo teve como objetivo específico também monitorar a cobertura vegetal de sistemas com culturas, avaliar as diferenças nas aquisições de dados, fluxos de trabalho de processamento e avaliação da estrutura vegetal, em culturas com diferentes níveis de cobertura e estrutura do dossel, utilizando técnicas de modelagem em 3D, geração de índices a partir da decomposição da imagem no visível em vermelho, verde e branco (RGB), gerados a partir de câmera digital embarcados em VANT. O terceiro objetivo foi na linha de indicadores da qualidade do solo em relação a erosão hídrica e recarga de água no solo. Foram determinados os atributos mineralógicos, físicos, químicos, morfológicos e biológicos dos solos relacionados à dinâmica da água e a erosão hídrica. Avaliar a influência do tipo de uso no comportamento hidrológico do solo. Analisou-se a variação horária, diária e sazonal da umidade do solo em diferentes classes e usos do solo em conjunto com dados climáticos. Avaliou-se a influência do reflorestamento nos atributos físico-hídricos de diferentes classes de solo anteriormente ocupadas com atividade de pastagem extensiva. Auxiliar na identificação de áreas com maior potencial de recarga e áreas susceptíveis à ação de processos erosivos, fornecendo assim subsídios para o sistema de pagamento por serviços ambientais. O quarto objetivo foi um estudo de meta-análise utlizando um banco de dados de registros de perda de solo, perda de água e atributos de solo, conduzidos em parcelas experimentais monitoradas no Brasil, segundo os modelos USLE/RUSLE, abordando as possibilidades, os desafios e perspectivas de um estudo de modelagem da erosão hídrica em escala de regiões e de país. O quinto objetivo foi contribuir com informações técnicas para o programa “Produtor de Água” na filosofia de pagamento por serviços ambientais e segurança do solo, água, florestas e alimento, nas bacias hidrográficas de referência.

Linha de Pesquisa: Gestão de Resíduos e Efluentes

Tratamento e aproveitamento de efluentes e resíduos sólidos orgânicos domésticos e agroindustriais e monitoramento das condições ambientais do meio físico
Responsável: Ronaldo Fia

O potencial poluidor dos efluentes líquidos e resíduos sólidos domésticos e agroindustriais é preocupante. Estes resíduos são gerados em grandes quantidades e de forma concentrada no espaço, o que leva à necessidade de adotar medidas de controle cada vez mais efetivas para o tratamento destes resíduos, tendo como foco principal a manutenção da qualidade ambiental do meio físico (solo, água e ar). Entretanto, diante de uma demanda cada vez maior por recursos naturais, em que as previsões científicas são para o esgotamento destes nas próximas décadas, torna-se cada vez mais evidente a necessidade do aproveitamento dos recursos presentes nos resíduos e efluentes, tais como a água, a matéria orgânica e os nutrientes. Assim, há minimização dos impactos no meio físico ambiental e o aproveitamento dos recursos com redução da exploração ambiental. Este projeto apresenta três subprojetos com objetivos complementares: 1) TRATAR EFLUENTES líquidos domésticos e agroindustriais tais como dejetos de suínos e de cães, efluentes de laticínios e de abatedouro sob diferentes aspectos: remoção de matéria orgânica, nutrientes (nitrogênio e fósforo) e poluentes emergentes como os desreguladores endócrinos por processos biológicos anaeróbios, anóxicos e aeróbios, por processos químicos e físico-químicos, e por sorção em carvão ativado proveniente de diferentes resíduos sólidos. Para o tratamento dos efluentes são utilizados reatores biológicos do tipo UASB, filtro anaeróbio, lagoas aeradas, biofiltros aerados e sistemas alagados construídos (wetlands), submetidos a diferentes formas de experimentação. 2) TRATAR RESÍDUOS orgânicos domésticos, agroindustriais e provenientes do saneamento (lodo de ETE e de ETA), e APROVEITÁ-LOS bem como os efluentes domésticos e agroindustriais como fonte de água, matéria orgânica e nutrientes para a produção agrícola. Para tanto diferentes formas de tratamento da matéria orgânica como a compostagem e a pirólise para produção de (bio)carvão são desenvolvidas, de forma a gerar subprodutos com maior valor de mercado e com diferentes funções, entre elas uma fonte de nutrientes para o sistema solo-planta. 3) REALIZAR O MONITORAMENTO por meio da determinação da qualidade da água superficial e subterrânea e do solo de ambientes passíveis de contaminação pelo recebimento de resíduos sólidos orgânicos efluentes líquidos tratados como fonte de água, de matéria orgânica e de nutrientes. Este projeto tem como resultados esperados o desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento de efluentes líquidos e resíduos sólidos domésticos e agroindustriais, principalmente no que se refere à remoção de matéria orgânica, nutrientes e de compostos emergentes, com vistas à proteção ao meio ambiente. Além de desenvolver novas tecnologias que sejam acessíveis aos usuários e promovam a recuperação de recursos, incentivando a adoção da economia circular.

Financiamento: FAPEMIG: CAG APQ 02306-15; TEC APQ-02220-15 (integrante); CAG APQ-02327-17; TEC APQ 03989-22; TEC APQ-02037-22