Modelagem matemática das relações biológicas e ambientais do uso do Nitrogênio à produtividade e qualidade industrial e nutricional de grãos de aveia

Abstract

O emprego de modelos matemáticos nos processos de biossistemas geram simulações de ambientes adequados, possibilitando o avanço de novas tecnologias à agricultura. Para a cultura da aveia, destaque se dá ao manejo do N-fertilizante, o elemento químico essencial para o desenvolvimento da planta, com influência na produtividade e qualidade de biomassa e grãos. É evidente a necessidade de entendimento das relações de uso do nitrogênio para a aveia, visando a eficiência da cultura frente as condições adversas do meio e a sustentabilidade agrícola, através de modelos inovadores e eficientes que interligam fatores de manejo, genéticos e ambientais, proporcionando avanços científicos e tecnológicos. O objetivo do estudo é desenvolver e aplicar modelos matemáticos que promovam compreender a dinâmica e a eficiência de uso de N-fertilizante sobre a produtividade e qualidade industrial e nutricional de grãos de aveia promovendo simulação e otimização que abrangem as relações biológicas e ambientais atuantes nos sistemas de cultivo. O estudo foi realizado no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural (IRDeR/UNIJUÍ) em Augusto Pestana (RS) em seis safras agrícolas (2011 a 2016). O delineamento experimental foi de blocos casualizados com quatro repetições, em um arranjo fatorial 4x2, para doses de nitrogênio (0, 30, 60 e 120 kg ha-1) e cultivares de aveia (Barbarasul e Brisasul), em sistemas de sucessão soja/aveia e milho/aveia. A análise de médias comprovou a influência do nitrogênio à alteração dos componentes da produtividade de grãos e indústria e do conteúdo de proteína e fibra dos grãos de aveia, além disso, evidenciou a dependência de ação do nitrogênio pelas condições meteorológicas atuantes no sistema produtivo. Nessa perspectiva, os modelos matemáticos desenvolvidos por regressões expressaram com eficiência o comportamento destas variáveis em função do fornecimento do nutriente quando classificados pela categoria de ano agrícola, possibilitando a análise de otimização da dose do nutriente e a previsibilidade das variáveis. Modelos de estabilidade também se mostraram apropriados à otimização, indicando a dose de nitrogênio que reporta alta estabilidade frente às variações ambientais. Modelos de superfície de resposta possibilitaram a simulação diária da produtividade biológica com uso do nitrogênio, além disso, em conjunto ao modelo do índice de colheita, previram a produtividade de grãos. O uso de regressões múltiplas se destacou pela inclusão de variáveis que influenciam potencialmente a resposta final, sendo elas, a dose de adubação nitrogenada, as temperaturas mínima e máxima, a soma térmica e a precipitação pluviométrica. Nesta perspectiva, o potencial da variação ambiental foi decomposto nos coeficientes do modelo, que geraram simulações com resultados expressivos, independente da categoria de ano agrícola. A implementação dos modelos de lógica fuzzy e redes neurais artificiais evidenciaram elevada eficiência de predição da produtividade e qualidade dos grãos de aveia, envolvendo variáveis controladas e não controladas a partir de indicadores biológicos e ambientais. Os modelos matemáticos desenvolvidos auxiliam na indicação da dose de adubação nitrogenada economicamente adequada e de menor impacto ambiental, com produtividade e qualidade industrial e nutricional de grãos de aveia exigidos pelo agricultor, indústria e consumidor. Além disso, possibilitam o planejamento de práticas agrícolas e agropecuárias, gerando informações de prognósticos e acompanhamento de produções eficientes com maior qualidade à alimentação humana. Outrossim, propõem uma nova análise de recomendações técnicas de adubação que considere, além do sistema de sucessão, as condições meteorológicas decisivas para o sucesso produtivo agrícola, visando o uso racional do fertilizante, com intuito de reduzir a poluição ambiental e os possíveis efeitos negativos à saúde pública. No entanto, descondiderando o tipo de resíduo cultural e as condições ambientais, destaca-se a dose 60 kg ha-1 de nitrogênio, como aquela que promove maior produtividade de grãos e indústria, aliando viabilidade econômica e estabilidade produtiva, com alto nível de prudência em relação aos riscos de contaminação do lençol freático, contudo, sem acompanhar o maior teor de proteína e fibra dos grãos.