NITROGEN USE EFFICIENCY: A LOCAL AND REGIONAL APPROACH FOR BRAZILIAN AGRICULTURE
DOI:
https://doi.org/10.5380/raega.v46i3.67095Palavras-chave:
Agricultural Production, Fertilizer, Biological Fixation, Cerrado, PantanalResumo
The exponential growth of human activities has been significantly altering the global Nitrogen (N) cycling. Due to the scale of these changes, integrated approaches are required to optimize nutrient cycles to meet food and energy demands, while minimizing threats to climate, ecosystem services, and human health. Brazil is now in a leading position on the world stage as one of the great producers and exporters of agricultural products, and must reconcile the expansion of this sector with environmental preservation and promotion of social equity. The Nitrogen Use Efficiency (NUE) is a tool to evaluate the progress of its management, and can be estimated by the ratio between the outflows and N inputs in the agro systems. In this study, NUE was calculated on different scales: regional, covering the entire Brazilian territory, and local, comprising the Vermelho River watershed, an important agricultural area of the Upper Pantanal. The spatialized results indicate great heterogeneity in the NUE, with most of the Brazilian states presenting values outside the desirable range. Low efficiency in nutrient use is identified in several states of Northeast and Southeastern Brazil. On the other hand, regions of great agricultural importance in the Cerrado have high values, suggesting that the N exports by the products outweigh the replacement of this element, which can lead to N mining and degradation of productive land. On a local scale, NUE is very close to the desirable ceiling, with subtle reduction between 2000 and 2015.
Referências
ALVES, B. J. R.; BODDEY, R. M.; URQUIAGA, S. The success of BNF in soybean in Brazil. Plant and Soil, v. 252, n. 1, p. 1–9, 2003.
ALVES, B. J. R.; ZOTARELLI, L.; FERNANDES, F. M.; HECKLER, J. C.; MACEDO, R. A. T. de; BODDEY, R. M.; JANTALIA, C. P.; URQUIAGA, S. Fixação biológica de nitrogênio e fertilizantes nitrogenados no balanço de nitrogênio em soja, milho e algodão. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 41, n. 3, p. 449–456, 2006.
ANA. Plano de Recursos Hídricos da Região Hidrográfica do Paraguai - PRH Paraguai, Produto Pacial PP-02 - Diagnóstico Consolidado da Região Hidrográfica do Rio Paraguai. Brasília.: Agência Nacional de Águas-SPR/Engecorps Engenharia S.A., 2017.
BERGIER, I. Effects of Highland Land-Use over Lowlands of the Brazilian Pantanal. Science of The Total Environment, v. 463–464, p. 1060–1066, 2013.
BILLEN, G.; SILVESTRE, M.; GRIZZETTI, B.; LEIP, A.; GARNIER, J.; VOSS, M.; HOWARTH, R.; BOURAOUI, F.; LEPISTÖ, A.; KORTELAINEN, P.; JOHNES, P.; CURTIS, C.; HUMBORG, C.; SMEDBERG, E.; KASTE, Ø.; GANESHRAM, R.; BEUSEN, A.; LANCELOT, C. Nitrogen flows from European regional watersheds to coastal marine waters. In: SUTTON, M. A.; HOWARD, C. M.; ERISMAN, J. W.; BILLEN, G.; BLEEKER, A.; GRENNFELT, P.; van GRINSVEN, H.; GRIZZETTI, B. The European Nitrogen Assessment. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. cap. 13, p. 271–297.
BORKERT, C. M.; YORINORI, J. T.; CORRÊA-FERREIRA, B. S.; ALMEIDA, Á. M. R.; FERREIRA, L. P.; SFREDO, G. J. Seja o doutor da sua soja. Informações Agronômicas Arquivo do Agrônomo, Piracicaba, v. 5, n.66, p. 1-16, 1994.
BRENTRUP, F.; PALLIERE, C. Nitrogen Use Efficiency as an Agro-Environmental Indicator. In: OECD WORKSHOP: AGRI-ENVIRONMENTAL INDICATORS: LESSONS LEARNT AND FUTURE DIRECTIONS. 2010. Leysin, Suíça: 23-26 Março de 2010, p. 1 - 9.
CARVALHO, M. da C. S.; BERNARDI, A. C. de C. Resposta do algodoeiro à adubação potássica. Informações Agronômicas - Encarte, Piracicaba, n. 107, p. 1-10, 2004.
CARVALHO, M. da C. S.; FERREIRA, G. B.; STAUT, L. A. Nutrição, calagem e adubação do algodoeiro. In: FREIRE, E. C. (Ed.). Algodão no Cerrado do Brasil. 2a ed. Brasília, DF: Embrapa Agropecuária Oeste, 2011. p. 677–752.
CARVALHO, M. da C. S.; FERREIRA, A. C. de B.; LAMAS, F.; PICCOLO, M. de C. Manejo de fontes alternativas de fertilizantes nitrogenados na sucessão braquiária-algodão em sistema plantio direto no Cerrado - Safra 2007/2008. In: VII Congresso Brasileiro do Algodão - Sustentabilidade da cotinicultura Brasileira e Expansão dos Mercados, Foz do Iguaçu, PR: Embrapa Algodão, 2009.
CASARIN, V.; STIPP, S. R. Quatro medidas corretas que levam ao uso eficiente dos fertilizantes. Informações Agronômicas, Piracicaba, n.142, p. 14-20, 2013.
COELHO, A. M.; CRUZ, J. C.; ALEXANDRE, I.; FILHO, P. Rendimento do milho no Brasil: chegamos ao máximo? Informações Agronômicas, Piracicaba, n.101, p. 1-12, 2003.
CRUVINEL, Ê. B. F.; BUSTAMANTE, M. M. da C.; KOZOVITS, A. R.; ZEPP, R. G. Soil emissions of NO, N2O and CO2 from croplands in the savanna region of central Brazil. Agriculture, Ecosystems & Environment, v. 144, n. 1, p. 29–40, 2011.
DAVIDSON, E. A.; NIFONG, R. L.; FERGUSON, R. B.; PALM, C.; OSMOND, D. L.; BARON, J. S. Nutrients in the nexus. Journal of Environmental Studies and Sciences, v. 6, n. 1, p. 25–38, 2016.
DOBERMANN, A. Looking forward to 2030: Nitrogen and the Sustainable Development Goals. In: INTERNATIONAL NITROGEN INITIATIVE CONFERENCE: “Solutions to improve nitrogen use efficiency for the world”, Melbourne, Australia: Anais... 2016 p. 4-8.
ERISMAN, J. W.; GALLOWAY, J. N.; DICE, N. B.; SUTTON, M. A.; BLEEKER, A.; GRIZZETTI;, B.; LEACH, A. M.; VRIES, W. de; ESTATE, B.; ESTATE, B. Nitrogen: Too much of a vital resource. Zeist, The Netherlands: Science Brief - WWF The Netherlands, 2015.
FAO. World fertilizer trends and outlook to 2020 - Summary Report. Rome, Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2017.
FERREIRA, A. B. de B. Pantanal Mato-Grossense: considerações sobre a proteção constitucional para um desenvolvimento econômico sustentável. Interações, Campo Grande, v. 14(1), p. 11–20, 2013.
FILOSO, S.; MARTINELLI, L. A.; HOWARTH, R. W.; BOYER, E. W.; DENTENER, F. Human activities changing the nitrogen cycle in Brazil. Biogeochemistry, v. 79, n. 1–2, p. 61–89, 2006.
FOWLER, D.; COYLE, M.; SKIBA, U.; SUTTON, M. A.; CAPE, J. N.; REIS, S.; SHEPPARD, L. J.; JENKINS, A.; GRIZZETTI, B.; GALLOWAY, J. N.; VITOUSEK, P.; LEACH, A.; BOUWMAN, A. F.; BUTTERBACH-BAHL, K.; DENTENER, F.; STEVENSON, D.; AMANN, M.; VOSS, M. The global nitrogen cycle in the twenty-first century. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, v. 368, n. 1621, p. 20130164–20130164, 2013.
GALDINO, S.; GREGO, C. R. Distribuição espacial da erosividade da chuva na Bacia do Alto Paraguai, Brasil. In: V SIMPÓSIO DE GEOTECNOLOGIAS NO PANTANAL, 2014, Campo Grande, MS: Anais..., 2014, p.211-219.
GALLOWAY, J. N.; WINIWARTER, W.; LEIP, A.; LEACH, A. M.; BLEEKER, A.; ERISMAN, J. W. Nitrogen footprints: past, present and future. Environmental Research Letters, v. 9, n. 11, p. 115003, 2014.
GASQUES, J. G. .; BACCHI, M. P. R. .; RODRIGUES, L. .; BASTOS, E. T. .; VALDEZ, C. Produtividade da agricultura brasileira: a hipótese da deseceleração. In: VIEIRA FILHO, J. E. R. .; GASQUES, J. G. (Ed.). Agricultura, transformação produtiva e sustentabilidade. Brasília: Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (Ipea), 2016. p. 143–163.
GASQUES, J. G.; BACCHI, M. R. P.; BASTOS, E. T. Crescimento e produtividade da agricultura brasileira de 1975 a 2016. Carta de Conjuntura, n. 38, Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (Ipea), 2018. Disponível em: < http://www.ipea.gov.br/cartadeconjuntura/index.php/2018/03/02/crescimento-e-produtividade-da-agricultura-brasileira-de-1975-a-2016/>. Acesso em 20 junho 2018.
GOMES, L.; SIMÕES, S. J. C.; DALLA NORA, E. L.; SOUSA-NETO, E. R.; FORTI, M. C.; OMETTO, J. P. H. B.; DE SOUSA-NETO, E. R.; FORTI, M. C.; OMETTO, J. P. H. B. Agricultural Expansion in the Brazilian Cerrado: Increased Soil and Nutrient Losses and Decreased Agricultural Productivity. Land, v. 8, n. 1, p. 12, 2019.
HUBBARD, C.; ALVIM, A. M.; GARROD, G. Brazilian Agriculture as a Global Player. EuroChoices, v. 16, n. 1, p. 3–4, 2017.
HUNGRIA, M.; FRANCHINI, J. C.; CAMPO, R. J.; CRISPINO, C. C.; MORAES, J. Z.; SIBALDELLI, R. N. R.; MENDES, I. C.; ARIHARA, J. Nitrogen nutrition of soybean in Brazil: Contributions of biological N2 fixation and N fertilizer to grain yield. Canadian Journal of Plant Science, v. 86, n. 4, p. 927–939, 2006.
IBGE. Pesquisa Agrícola Municipal. Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2017. Disponível em:<https://sidra.ibge.gov.br/pesquisa/pam/tabelas>. Acesso em 12 agosto 2018.
IBGE. Pesquisa Agrícola Municipal. Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2017. Disponível em:< https://sidra.ibge.gov.br/pesquisa/ids/tabelas>. Acesso em 20 julho 2018.
INSTITUTO SOS PANTANAL; WWF-BRASIL. Relatório Técnico Metodológico. Monitoramento das alterações da cobertura vegetal e uso do Solo na Bacia do Alto Paraguai – Porção Brasileira – Período de Análise: 2012 a 2014. Brasília, 2015. 66p.
KANEKO, F. H.; LEAL, A. J. F.; ANSELMO, J. L.; BUZETTI, S.; TOSTA, F. da S. Fontes e manejos da adubação nitrogenada em algodoeiro. Pesquisa Agropecuária Tropical, v. 43, n. 1, p. 57–63, 2013.
KANTER, D. R.; SEARCHINGER, T. D. A technology-forcing approach to reduce nitrogen pollution. Nature Sustainability, v. 1, n. 10, p. 544–552, 2018.
KANTER, D. R.; ZHANG, X.; HOWARD, C. M. Nitrogen and the Sustainable Development Goals. In: PROCEEDINGS OF THE 2016 INTERNATIONAL NITROGEN INITIATIVE CONFERENCE “SOLUTIONS TO IMPROVE NITROGEN USE EFFICIENCY FOR THE WORLD’’, 2016, Melbourne, Australia: Anais... 2016.
LAHSEN, M.; BUSTAMANTE, M. M. C.; DALLA-NORA, E. L. Undervaluing and Overexploiting the Brazilian Cerrado at Our Peril. Environment: Science and Policy for Sustainable Development, v. 58, n. 6, p. 4–15, 2016.
LAL, R. Soil conservation and ecosystem services. International Soil and Water Conservation Research, v. 2, n. 3, p. 36–47, 2014.
LAPOLA, D. M.; MARTINELLI, L. A.; PERES, C. A.; OMETTO, J. P. H. B.; FERREIRA, M. E.; NOBRE, C. A.; AGUIAR, A. P. D.; BUSTAMANTE, M. M. C.; CARDOSO, M. F.; COSTA, M. H.; JOLY, C. A.; LEITE, C. C.; MOUTINHO, P.; SAMPAIO, G.; STRASSBURG, B. B. N.; VIEIRA, I. C. G. Pervasive transition of the Brazilian land-use system. Nature Climate Change, v. 4, n. 1, p. 27–35, 2013.
LOVERDE-OLIVEIRA, S. M.; NASCIMENTO, F. A. Ecologia e História do Vale do São Lourenço. Rondonópolis. 2004, 57p.
MAPBIOMAS. Coleção 3 da Série Anual de Mapas de Cobertura e Uso de Solo do Brasil. Disponível em: < http://mapbiomas.org/pages/database/mapbiomas_collection_download>. Acesso em 20 junho 2018.
MARIN, F. R.; PILAU, G. P.; SPOLADOR, H. F. S.; OTTO, R. .; PEDREIRA, C. G. S. Intensificação sustentável da agricultura brasileira. Revista de Política Agrícola, v. 3, p. 108–124, 2016.
MATHUR, M.; GOEL, A. Quantitative atributes of nutrient uptake and use efficiency. In: NAEEM, M.; ANSARI, A. A.; GILL, S. S. (Ed.). Essential Plant Nutrients: Uptake, Use Efficiency, and Management. Switzerland: Springer International Publishing AG, 2017, c. 5, p. 81–117.
MORESCHI, I. C.; PAES, R. P. De; CALHEIROS, D. F. Poluição Difusa na Bacia Hidrográfica do Rio Miranda , Mato Grosso do Sul Diffuse Pollution in the Watershed of Miranda River , Mato Grosso Do Sul. Engineering and Science, v. 4, n. 2, p. 72–86, 2015.
MOTOMIYA, W. R.; MOLIN, J. P.; MOTOMIYA, W. R.; VIEIRA, S. R. Spatial variability of soil properties and cotton yield in the Brazilian Cerrado and cotton yield in the Brazilian Cerrado 1 Variabilidade espacial de propriedades do solo e produtividade do algodoeiro no cerrado brasileiro. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 15, n. 10, p. 996–1003, 2011.
NORTON, R.; DAVIDSON, E.; ROBERTS, T. Nitrogen use efficiency and nutrient performance Indicators. In: POSITION PAPER FROM GPNM'S TASK TEAM WORKSHOP, 2015, Washington, DC: Global Partnership on Nutrient Management. 2015, 1–14.
OENEMA O.; BRENTRUP F.; LAMMEL J.; BASCOU P.; BILLEN G.; DOBERMANN A.; ERISMAN J.W.; GARNETT T.; HAMMEL M.; HANIOTIS T.; HILLIER J.; HOXHA A.; JENSEN L.S.; OLESZEK W.; PALLIÈRE C.; POWLSON D.; QUEMADA M.; SCHULMAN M.; SUTTON M.A.; Van GRINSVEN H.J.M.; WINIWARTER, W. Nitrogen use efficiency (NUE) an indicator for the utilization of nitrogen in food systems. EU Nitrogen Expert Panel, 2015: Wageningen, Netherlands. Disponível em: < http://www.eunep.com/reports/>. Acesso em 10 agosto 2018.
REAY, D. S.; HOWARD, C. M.; BLEEKER, A.; HIGINS, P.; SMITH, K.; ROOD, T.; THEOBALD, M. R.; COBEÑA, A. S.; REES, R. M.; MORAN, D.; REIS, S.; OTHERS. Societal choice and communicating the European nitrogen challenge. In: SUTTON, M. A.; HOWARD, C. M.; ERISMAN, J. W.; BILLEN, G.; BLEEKER, A.; GRENNFELT, P.; van GRINSVEN, H.; GRIZZETTI, B. The European Nitrogen Assessment. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. cap. 11, p. 585–601.
BILLEN, G.; SILVESTRE, M.; GRIZZETTI, B.; LEIP, A.; GARNIER, J.; VOSS, M.; HOWARTH, R.; BOURAOUI, F.; LEPISTÖ, A.; KORTELAINEN, P.; JOHNES, P.; CURTIS, C.; HUMBORG, C.; SMEDBERG, E.; KASTE, Ø.; GANESHRAM, R.; BEUSEN, A.; LANCELOT, C. Nitrogen flows from European regional watersheds to coastal marine waters. In: SUTTON, M. A.; HOWARD, C. M.; ERISMAN, J. W.; BILLEN, G.; BLEEKER, A.; GRENNFELT, P.; van GRINSVEN, H.; GRIZZETTI, B. The European Nitrogen Assessment. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. cap. 13, p. 271–297.
REIS, S.; BEKUNDA, M.; HOWARD, C. M.; KARANJA, N.; WINIWARTER, W.; YAN, X.; BLEEKER, A.; SUTTON, M. A. Synthesis and review: Tackling the nitrogen management challenge: From global to local scales. Environmental Research Letters, v. 11, n. 12, p. 120205, 2016.
SNYDER, C. S.; BRUULSEMA, T. W. Nutrient use efficiency and effectiveness in North America: indices of agronomic and environmental benefit. International Plant Nutrition Institute, 2007. Disponível em: <http://www.ipni.net/article/IPNI-3055>. Acesso em 20 agosto 2018.
SNYDER, C. S. Nitrogen Use Efficiency: global challenges, trends and the future. In: PROCEEDINGS OF THE SYMPOSIUM “NUTRIENT USE EFFICIENCY” - XVIII LATIN AMERICAN CONGRESS OF SOIL SCIENCE, 2009: International Plant Nutrition Institute, 2009, p. 10-17.
STEFFEN, W.; BROADGATE, W.; DEUTSCH, L.; GAFFNEY, O.; LUDWIG, C. The trajectory of the Anthropocene: The Great Acceleration. The Anthropocene Review, v. 2, n. 1, p. 81–98, 2015.
STEIN, L. Y.; KLOTZ, M. G. The Nitrogen Cycle. Current Biology, v. 26, n. 3, p. R94–R98, 2016.
STRASSBURG, B. B. N.; LATAWIEC, A. E.; BARIONI, L. G.; NOBRE, C. A.; DA SILVA, V. P.; VALENTIM, J. F.; VIANNA, M.; ASSAD, E. D. When enough should be enough: Improving the use of current agricultural lands could meet production demands and spare natural habitats in Brazil. Global Environmental Change, v. 28, p. 84–97, 2014.
STRASSBURG, B. B. N.; BROOKS, T.; FELTRAN-BARBIERI, R.; IRIBARREM, A.; CROUZEILLES, R.; LOYOLA, R.; LATAWIEC, A. E.; OLIVEIRA FILHO, F. J. B.; SCARAMUZZA, C. A. de M.; SCARANO, F. R.; SOARES-FILHO, B.; BALMFORD, A. Moment of truth for the Cerrado hotspot. Nature Ecology & Evolution, v. 1, n. 4, p. 0099, 2017.
SUTTON, M.A.; BLEEKER, A.; HOWARD, C.M.; BEKUNDA, M.; GRIZZETTI, B.; DE VRIES, W.; VAN GRINSVEN, H.J.M.; ABROL, Y.P.; ADHYA, T.K.; BILLEN, G.; DAVIDSON, E.A.; DATTA, A.; DIAZ, R.; ERISMAN, J.W.; LIU, X.J.; OENEMA, O.; PALM, C.; RAGHURAM, N.; REIS, S.; SCHOLZ, R.W.; SIMS, T.; WESTHOEK, H.; ZHANG, F.S. Our Nutrient World: The challenge to produce more food and energy with less pollution. Edinburgh, NERC/Centre for Ecology & Hydrology, 2013, 114pp.
UNITED NATIONS. The World Population Prospects: The 2017 Revision: World Population Prospects: The 2017 Revision, Key Findings and Advance Tables. Department of Economic and Social Affairs, Population Division: Working Paper No. ESA/P/WP/248, 2017.
VITOUSEK, P. M.; NAYLOR, R.; CREWS, T.; DAVID, M. B.; DRINKWATER, L. E.; HOLLAND, E.; JOHNES, P. J.; KATZENBERGER, J.; MARTINELLI, L. A.; MATSON, P. A.; NZIGUHEBA, G.; OJIMA, D.; PALM, C. A.; ROBERTSON, G. P.; SANCHEZ, P. A.; TOWNSEND, A. R.; ZHANG, F. S. Nutrient Imbalances in Agricultural Development. Science, v. 324, n. 5934, p. 1519–1520, 2009.
ZHANG, X.; DAVIDSON, E. A.; MAUZERALL, D. L.; SEARCHINGER, T. D.; DUMAS, P.; SHEN, Y. Managing nitrogen for sustainable development. Nature, v. 528, n. 7580, p. 1–9, 2015.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Declaro que o ARTIGO submetido é INÉDITO, ORIGINAL e de MINHA RESPONSABILIDADE. Declaro que o artigo não foi submetido ou está em avaliação em outra revista/periódico.
Estou ciente dos itens presentes na LEI Nº 9.610/98 (DIREITOS AUTORAIS) e me responsabilizo por quaisquer problemas relacionados a PLÁGIO.
Estou ciente de que o artigo submetido poderá ser removido da Revista, caso se observe A QUALQUER TEMPO que ele se encontra publicado integralmente ou em parte em outro PERIÓDICO científico.
Declaro, COMO PRIMEIRO AUTOR, que os demais autores do trabalho estão cientes desta submissão e de que NÃO receberão qualquer tipo de remuneração pela divulgação do trabalho.
Como primeiro autor, autorizo, de antemão, a RA’E GA - O Espaço Geográfico em Análise(ISSN 2177-2738), a publicar o artigo, caso aceito.