Análise_de_sistemasemAgricultura

8/8/2019 Anlise_de_sistemasemAgricultura

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Anlise de Sistemas em Agricultura 1

Prembulo ....................................................................................................................................................................................2Sumrio.........................................................................................................................................................................................3Objectivos da Agricultura .........................................................................................................................................................3

Definio de agricultura....................................................................................................................................................3Agricultura como matria de estudo...............................................................................................................................4Significado da agricultura escala global......................................................................................................................4Ocupao de espao .........................................................................................................................................................4Populao Agrcola...........................................................................................................................................................5Desenho da paisagem.......................................................................................................................................................6Desempenho da Agricultura ............................................................................................................................................6

A agricultura como um sistema ................................................................................................................................................8Sistema ................................................................................................................................................................................9

Representao simblica de um sistema ........................................................................................................................9Sistemas em Agricultura .................................................................................................................................................10Os ecossistemas agrcolas ......................................................................................................................................................11

Fluxos de energia e massa..............................................................................................................................................12Eficincia de converso de energia...............................................................................................................................13Ciclos biogeoqumicos ...................................................................................................................................................13

Agricultura e ambiente.............................................................................................................................................................14Impacte da Agricultura sobre o Ambiente...................................................................................................................14Dependncia de recursos no-renovveis ..................................................................................................................14

Alterao significativa dos ciclos biogeoqumicos .................................................................................................15Sustentabilidade .......................................................................................................................................................................16

Algumas propriedades dos ecossistemas agrcolas ..................................................................................................16Agricultura Sustentvel..................................................................................................................................................17Desafios futuros ..............................................................................................................................................................17Os quatro subsistemas de agricultura ..........................................................................................................................18

Referncias bibliogrficas .......................................................................................................................................................19


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Prembulo1. A Ecologia, nascida h 130 anos, evoluiu como cincia, a partir da construo de uma

histria natural, isto , de uma descrio das espcies animais e vegetais e das circunstnciasambientais em que ocorrem mais ou menos abundantemente. Esta perspectiva, que no dom-nio das espcies vegetais, coincide em grande parte com a Fitogeografia, foi evoluindo parauma aproximao centrada nas mltiplas relaes entre seres vivos e entre estes e o ambienteque os rodeia, particularmente aps o artigo de Tansley (1936) que representa, de facto, ummarco numa mudana muito gradual. A Ecologia adopta definitivamente a concepo sistemti-ca e a perspectiva integradora que hoje a caracteriza a partir do clebre livro de texto deOdum, Fundamentos de Ecologia, publicado em 1953.

2. Foi instrumental nesta evoluo a concepo organsmica da natureza. O conceito, pri-mariamente enunciado por Bertalanffy nos anos 20 (Bertalanffy, 1968), pressupe que a reali-

dade organizada, isto , tem um propsito para o qual concorrem todas as suas partes cons-tituintes. O trabalho terico de Bertalanffy teve desenvolvimentos em inmeras reas cientficase tecnolgicas, sendo particularmente reconhecido na gesto, na psicologia e na ciberntica,embora tivesse inicialmente partido da observao dos sistemas biolgicos. Numa primeirapesquisa possvel traar um caminho de evoluo quer terica quer de aplicao em trabalhoscientficosde diversas reas, cujos marcos mais relevantes foram a concepo organsmica 1, a-plicaes na demografia 2, o conceito de ecossistema 3, a ciberntica 4, a Teoria Geral dos Siste-mas 5, aplicaes na Engenharia de Controlo 6, a Ecologia de Sistemas 7, aplicaes na Econo-mia8, na teoria das Organizaes 9, na Indstria 10, na Gesto 11, na Organizao de Empresas 12,

na Fisologia Vegetal Aplicada13

, na Agricultura14

e no Planeamento e Gesto da Empresa Agr-cola15. Muitos outros trabalhos que aqui no so referidos contriburam tambm para o cresci-mento de uma nova aproximao ao conhecimento da realidade, elaborando o conceito de sis-tema, as suas propriedades gerais e a sua aplicabilidade.

3. Vimos anteriormente que o objectivo do estudo da Ecologia visa, por um lado a aquisi-o de um conjunto de conhecimentos organizados sobre a natureza - fenomenologia, e poroutro, aplicaes prticas dirigidas para a gesto de sistemas ecolgicos em benefcio da hu-manidade.

1

1924. L. von Bertalanffy. Einfhrung i n Spengler's Werk 2

1925. A. J. Lotka. Elements of Physi cal Bio logy1931. V. Volterra. Leons sur la Thorie Mathmatique de la Lutte p our la Vie

31935. A. G. Tansley. The use and abuse of vegetational co ncepts

41948. N. Wiener. Cybernetics

51950. L. vo n Bertalanffy. An Outli ne of General Systems Theory

61950. R. H. McMillan. An Introduct ion to the Theory of Control in Mechanical Engineering

7 1953. E. P. Odum. Fundamentals of Ecolo gy8

1953. A. Tustin. The Mecanism of Economic Systems9

1953. K. E. Boulding. The Organizational Revolution10

1958. J. W. Forrester. Industrial Dynamics - A Major Breakthrough for Decisio n Makers11

1959. P. F. Drucker. Thinkin g Ahead: Potent ials of Management Science12

1960. K. L. Cohen. Simulat ion of the Firm13 1967. W. G. Duncan, R. S. Loomis, W. A. Williams and R. Hanau. A Model for Simulating Photo synt hesi s i n Plant Communities14

1971. C. W. Spedding. Agricul tural ecosystems15

1971. J. B. Dent and J. R. Anderson. Systems Anal ysis in Agricul tural Management1972. A. L.Azevedo, C. A. M. Portas, F. C. C. Cary. O planeamento das operaes em sistemas de explorao da terra.


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Nesta lio procura-se fazer a sntese de aplicao do mtodo sistemtico anlise de umaactividade humana particularmente importante, que a Agricultura.

Sumrio4. Num primeiro passo, explicita-se o que se entende por Agricultura de que se trata eaqual o seu

domnio. Apresenta-se uma definio operacional, chamando-se a ateno para as limitaes ou redu-es que da decorrem e que so bvia consequncia da procura de operacionalidade. O que se entendepor Agricultura, no fica esgotado numa definio, por natureza, curta. Por isso, ilustra-se a dimensoda actividade, medida pelo territrio que preenche, pela populao que ocupa e pela riqueza que gera.Como consequncia da dimenso do espao ocupado, a agricultura moldou a paisagem de reas signifi-cativas do territrio e como consequncia da quantidade de trabalho historicamente requerido, da suanatureza e dos seus ritmos, moldou costumes, tradies e modos de vida. A medida e a eficincia comque a Agricultura cumpre os objectivos que persegue avaliada pela evoluo do territrio ocupado (no

Mundo, na UE e em Portugal) e pela produo de alimentos contrastada com as necessidades energti-cas e proteicas da populao actual e com a evoluo da quantidade de trabalho que emprega.

Num segundo passo, discute-se a observao do domnio da Agricultura como um sistema comple-xo, isto , em que intervm mltiplos factores, procurando justificar a propriedade do uso da anlise desistemas na observao desta realidade.

O terceiro passo compara a unidade elementar deste tipo de abordagem - o ecossistema agrcola -com o seu anlogo natural - o ecossistema silvestre.

O penltimo passo foca as relaes do ecossistema agrcola com o ambiente que o rodeia, procu-rando identificar pontos conflituais e complementaridades, tendo sempre presente os objectivos enun-ciados primeiramente.

Finalmente, o ltimo passo, discute a sustentabilidade dos ecossistemas agrcolas, isto , o neces-srio compromisso entre a satisfao dos objectivos presentes e a perpetuao do seu desempenho co-mo sistemas de suporte de vida do homem na terra.

Objectivos da Agricultura

Definio de agricultura5. Agricultura - uma actividade humana, levada a cabo com o objectivo principal de pro-

duzir alimentos e fibra (e combustvel, tal como muitos outros materiais) pelo uso deliberado econtrolado de plantas e animais (Spedding, 1988).

Esta uma definio que exclui a jardinagem e o paisagismo (por ausncia de produtosmateriais), mas inclui a silvicultura, aquacultura e um grande nmero de processos industriais.

necessrio usar o adjectivo principal porque h muitos outros produtos que no se po-dem incluir nas categorias alimentos e fibra. Por outro lado, muitos dos alimentos produzidosno so destinados alimentao humana directa, pelo que os alimentos para animais tambmesto aqui includos. Na maior parte dos casos, os alimentos para animais podem tambm serconsiderados como produtos intermdios, integrados num processo de produo de alimentosque ocorre num sistema de agricultura.

6. Spedding (1996) acentua a dificuldade de definies como esta, particularmente numa

altura em que a actividade agrcola se integra cada vez mais com actividades no agrcolas.As actividades recreativas/tursticas em ambiente rural podem usar culturas e animais

(habitualmente usados nos processos caractersticos da actividade agrcola) com propsitos


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diferentes dos que so enunciados na definio. Por estas razes, o domnio de plantas e ani-mais "agrcolas" no pra de aumentar.

Assim, um animal (espcie, raa ou indivduo) ou planta (espcie, variedade ou indivduo)ser, ou no, considerado agrcola, conforme esteja, ou no, inserido num sistema agrcola (ouprocesso).

Agricultura como matria de estudo7. A actividade agrcola, tal como foi definida, pode ser estudada, ensinada e, obviamente,

praticada.A matria de estudo tambm chamada agricultura tal como a sua prtica, embora possa

ter outras denominaes, como lavoura, por exemplo.Agronomia a cincia agrcola, embora a agricultura inclua mais do que as cincias que pa-

ra ela contribuem, no podendo, por isso, ser cientificamente estudada em todos os seus as-pectos.

Uma vez que a agricultura uma actividade levada a cabo por pessoas e que, por isso eao mesmo tempo, as envolve e porque conduzida com propsitos produtivos (e lucrativos),tem que incluir aspectos econmicos e de gesto, a par da biologia ou ecologia num sentidoestrito.

A sua natureza multidisciplinar , para muitos, a sua maior atractividade, parcialmenteporque no se pode confinar dentro de limites artificiais e porque lida com situaes da vidareal, caracterizadas frequentemente, por requererem o apoio de diferentes disciplinas.

Significado da agricultura escala global

8. Pela sua funo de produo de alimentos, a Agricultura tem uma dimenso tendencial-mente proporcional s necessidades. Daqui resulta para a actual populao mundial, uma Agri-cultura frequentemente descrita como a maior indstria do mundo quer pelo espao que usaquer pela populao que ocupa.

Ocupao de espao9. escala mundial a Agricultura ocupa 4,9x10 9 ha, ou seja, cerca de 38% da superfcie

emersa.

10. Contudo, esta distribuio no idntica em todos os pases, dependendo de inme-ros factores, entre os quais, o potencial de uso do solo, a populao nacional e a orientao e

Quadro 1 e Figura 1 - Repartio da rea de terra pelos diferentes tipos de utilizao (FAO, 2000)rea

(Mha)Terra arvel 1375Culturas permanentes 128 4936 38%Prados permanentes 3433Florestas 4157Outros usos 3955Total 13048guas interiores 339rea total 13387

Terra arvel11%

Culturas permanentes1%

Prados permanentes26%

Florestas32%

Outros usos30%


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y = -0,0011x + 2,264R2 = 0 ,9425

y = -0 ,0039x + 7 ,9143R2 = 0 ,9618

y = -0,0079x + 15,902R2 = 0 ,9899

y = -0 ,0038x + 8 ,0621R2 = 0 ,999

0%

1 0 %

2 0 %

3 0 %

4 0 %

5 0 %

6 0 %

7 0 %

1 9 6 0 1 9 6 5 1 9 7 0 1 9 7 5 1 9 8 0 1 9 8 5 1 9 9 0 1 9 9 5 2 0 0 0

Figura 5. Evoluo comparada da populao agrcola (FAO, 2000)

o desenvolvimento da economia de cada pas.Assim, a repartio do uso do solo evolui emresposta variao demogrfica e ao desenvol-vimento econmico

11. Enquanto escala global, a rea de ter-ra usada na Agricultura tem vindo a crescer,acompanhando sobretudo o crescimento da po-pulao mundial, na Europa e nos Estados Uni-dos, tem-se verificado uma constante diminuioda rea agrcola e um acrscimo da rea florestal e da rea dedicada a outros usos (Fig. 2 e 3).

Em Portugal, esta reduo foi particularmente brusca nos ltimos anos (Fig. 4).

Populao Agrcola16

16

Populao agrcola entendida aqui com o significado que lhe atribudo pela FAO (2000), de cujas bases de dados estatsticos foi obtida a informao debase. Populao agrcola - todas as pessoas que dependem, como modo de vida, da agricultura, caa, pesca e florestas. Nesta estimativa incluem-se todas aspessoas activas, bem como os seus dependentes no activos.

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 20

r e a

( k h a )

Agricultura

Floresta

Outros usos

Figura 4. Evoluo do uso do solo em PortugalFAO 2000

3500000

3750000

4000000

4250000

4500000

4750000

5000000

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

r e a

( k h a )

AgriculturaFlorestaOutros usos

Figura 2. Evoluo da ocupao do solo escala mundial(FAO, 2000)

35 %

40 %

45 %

50 %

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

r e a a g r c o

l a /

r e a

t o t a l ( %

)

Figura 3. Evoluo da fraco de rea agrcola (FAO,


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12. Embora ainda cerca de 45% da populao mundial dependa da Agricultura como modode vida, a tendncia observvel na Figura 5 de decrscimo relativamente acelerado, medidaque a produtividade do trabalho aumenta generalizadamente. Em Portugal, o decrscimo depopulao agrcola tem sido particularmente rpido (-0,8% ao ano, ou seja, - 4000 pessoas porano).

Desenho da paisagem13. Uma utilizao to vasta do territrio e, simultaneamente, uma ocupao de uma frac-

o to significativa da populao no pode deixar de moldar uma paisagem caracterstica dotipo de agricultura praticado e dos usos e costumes ligados actividade agrcola. Simultanea-mente esta aco tem repercusses estticas e na reorganizao do territrio (Fig. 6 e 7)

Desempenho da Agricultura14. Em que medida que uma actividade que tem por objectivo satisfazer as necessida-

des alimentares da humanidade satisfaz este propsito?Esta questo implica tambm uma apreciao daquilo que em Ecologia se designa por ca-

pacidade de carga ou de sustentao ( carrying capacity ). A populao mundial cresceu expo-nencialmente neste sculo, sendo hoje cerca de trs vezes a populao estimada em 1920 (Fig.8).

O ritmo de crescimento muito menor hoje do que o que se verificou nos ltimos 100anos. Nos ltimos 40 anos a evoluo tem sido linear e no exponencial (Fig. 9).

Figura 6. Paisagem rural (van Gogh). Figura 7. Estrutura fundiria em Lagoa, Trs-os-Montes.

Figura 8. Evoluo histrica da populao mundial.

y = 3E-09e 0,0176x

R2 = 0,9967

y = 77361x - 1E+08R2 = 0,999

3000000

4000000

5000000

6000000

1 96 0 1 96 5 1 97 0 1 97 5 1 9 8 0 1 9 8 5 1 9 9 0 1 99 5

Populao mundialExpon. (Populao mundial)Linear (Populao mundial)

Figura 9. Evoluo da populao mundial entre1961 e 1999.( FAO, 2000).

Ajustamento linear e exponencial.


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15. As necessidades alimentares da populao mundial podem ser grosseiramente estimadas,partindo de um requerimento dirio mdio de 10,5 MJ (2500 kcal) de energia metabolizvel e de50 g de protena digestvel por dia (Loomis e Connor, 1992; NRC, 1989). Assim, 224 kg de ma-tria seca digestvel (m.s.d.), mesmo com baixos teores de protena, asseguram a coberturaindividual das necessidades energticas e proteicas anuais mdias. 224 kg de m.s.d. de arroz -o cereal mais pobre em protena (8%) - tm aproximadamente (224x0,08) = 17,9 kg de prote-na - asseguram por si s ligeiramente menos que o requerimento anual de protena, satisfa-zendo o requerimento energtico.

16. No quadro 2, mostram-se as reas e as produes das principais 10 culturas (em reaocupada), a energia bruta produzida e a correspondente capacidade de sustentao. O produ-to desta estimativa pela rea semeada d a dimenso da populao que possvel sustentaractualmente, considerando apenas os requisitos mdios de energia (Spedding et al., 1981).

Grosseiramente, a populao mundial actual poderia ser sustentada apenas com a produ-

o de trigo e arroz.Do ponto de vista exclusivame n-

te biolgico o objectivo principal daagricultura fundamentalmente cum-prido nos dias de hoje.17. O sucesso da Agricultura no cum-primento do objectivo de suprir asnecessidades mundiais de alimentosno s devido ao aumento de reaagrcola, como principalmente ao au-mento da produtividade da terra quecresceu acima das previses maisoptimistas (Fig. 10).

Cultura rea Produo P rodutividade Energiabruta

Capacidadesustentao

Populaopotencial

(*1 000 t) (kg/ha) MJ/ha (pessoas/ha) (x 1 000 000)

Trigo 214886 585145 2723 69534 18 3 932Arroz 155736 602266 3867 87768 23 3 597Milho 139173 604572 4344 75905 20 2 780Cevada 55570 129408 2329 59274 16 867Sorgo 42373 60274 1422 22370 6 249Milho paino 36113 26952 746 13041 3 124Aveia 14381 24480 1702 38995 10 148Batata 19150 305147 15935 102080 27 514Mandioca 16638 168339 10118 58335 15 255

Quadro 2. rea, Produo, Energia Bruta e Capacidade de carga das 10 maiores culturas. FAO (2000).

FranaMxico

Formosa

CeiloIndonsiaTailncia

ndiaFilipinas

Japo, 99

Tailndia, 99Itlia

USA

CanadURSS

AustrliaPaquistondia

Reino Unido, 99

Frana, 99

URSS, 99

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Anos

P r o

d u o

( t / h a )

Arroz, Japo

Trigo, Reino Unido

Figura 10 Evoluo da produtividade do trigo (no Reino Unido) edo arroz (no Japo), comparadas comas produtividades de vriospases em 1968. (L. T. Evans, 1975). Actualizao das previsescom alguns casos seleccionados referentes a 1999 (FAO, 2000)


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A agricultura como um sistema16. A Teoria Geral dos Sistemas, uma nova disciplina cientfica que tem ganho

gradualmente um estatuto de independncia, aborda trs tipos de questes, inseparveis emcontedo, mas d iferentes, em perspectiva (Bertalanffy, 1998):

A "Cincia dos Sistemas" - i. e., a explorao cientfica e a teoria do "sistema" nasvrias cincias (e. g. Fsica, Biologia, Cincias Sociais) e a teoria geral dos sistemascomo doutrina de princpios aplicveis a todos os sistemas. A cincia clssica seguiuum percurso predominantemente reducionista, tentando isolar entidades douniverso observado (compostos qumicos, enzimas, clulas, rgos e plantasindividuais, por exemplo), esperando que, reunindo-os de novo (na clula, naplanta, na comunidade de plantas) fosse possvel extrapolar as observaes feitasde forma razoavelmente inteligvel. Sabemos hoje que, para uma compreenso totalno bastam os elementos; as suas interrelaes so tambm necessrias, porexemplo, a interrelao das enzimas numa clula ou a interaco das plantasindividuais numa cultura. A teoria geral dos sistemas , portanto, a exploraocientfica de "todos" e de "totalidades" que, no h muito tempo, eramconsideradas noes metafsicas transcendendo as fronteiras da cincia.

A "Tecnologia dos Sistemas" - i.e., os problemas que se levantam na tecnologia ena sociedade moderna. Sistemas de muitos nveis pedem controlo cientfico: osecossistemas, cuja perturbao resulta em problemas urgente como a poluio soum exemplo do tipo de problemas de "sistemas", isto , problemas de interrelaes

de um grande nmero de "variveis". Problemas do mesmo tipo noutras reas (lo-gstica, organizaes, automao, por exemplo) conduziram a concepes novas e adisciplinas com grande originalidade e que introduziram novas noes bsicas comoa teoria da informao e do controlo, a teoria dos jogos, a teoria da deciso, a teo-ria dos circuitos, a teoria das filas de espera, etc. Porm, a caracterstica geral des-tas disciplinas, nascidas de problemas concretos e especficos no desenvolvimentotecnolgico, que os modelos, a conceptualizao e os princpios - como por exem-plo, os conceitos de informao, retroaco (feedback), controlo, estabilidade, teoriados circuitos, etc. transcendem largamente as fronteiras das especialidades, so deuma natureza interdisciplinar e so independentes de realizaes (concretizaes)especiais.

A "Filosofia dos sistemas" - i. e., a reorientao do pensamento e da viso globalque deriva da introduo do "sistema" como novo paradigma cientfico (contrastan-do, com o paradigma da cincia clssica, unidireccional, mecanstico e analtico). Oconceito de sistema constitui uma "nova filosofia da natureza", contrastando as"leis cegas da natureza" da viso mecanstica do mundo e dos processos globaiscom uma perspectiva organsmica do "mundo como uma gigantesca organizao"(Bertalanffy, 1968).


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Sistema17. O que se quer dizer quando se

emprega o termo sistema? Como encon-tramos sistemas nos vrios nveis de ob-servao do mundo?

O que definido e descrito como umsistema no uma questo com umaresposta bvia e trivial. fcil concordarque uma galxia, uma vaca, uma clula eum tomo so sistemas reais, ou seja,entidades percebidas ou inferidas pela

observao e que existem independentemente do observador (Fig. 11). Por outro lado, h sis-temas conceptuais como a lgica e a matemtica que so essencialmente construes simbli-cas.

Todavia, a distino no de modo nenhum to clara como poderia parecer. Um ecossis-tema suficientemente "real", quando, por exemplo, podemos experimentar com desconfortocomo o ecossistema perturbado pela poluio, mas no objecto de percepo ou de obser-vao directa; uma construo conceptual. Assim, a distino entre objectos "reais" e siste-mas como dados de observao, por um lado, e construes ou sistemas "conceptuais", poroutro, no pode ser feita de nenhum modo consensual.

O estudo dos sistemas biolgicos que ao nvel do organismo so sistemas reais facilmenteperceptveis introduziu o conceito de sistemas aberto, isto , que depende de um conjunto detrocas com o exterior para se manter.

Sistema , na acepo mais simples, , portanto, um conjunto de elementos interrelaciona-dos.

As suas caractersticas so de dois grandes tipos:Caractersticas aditivas - Caractersticas do conjunto podem ser inferidas das caractersti-

cas dos elementos.Caractersticas constitutivas - Caractersticas do

conjunto que no so explicadas pelas caractersticas

das partes isoladas.As caractersticas do todo complexo, comparadas

com as dos seus elementos so aparentemente, no-vas ou "emergentes" - Princpio da propriedade eme r-gente.

Representao simblica de um sistema18. Um sistema pode ser, muito simplificadamen-

te, representado como um sistema de equaes dife-renciais simultneas:

CO 2, H 2O

Alimentos

H2O, O 2

Excrees

Calor

Figura 11. Exemplificao da delimitao de um sistemabiolgico aberto

Q - grandezamensurvel

t

Q

constante

Varivelexterior

fluxomaterial

fluxo decontrolo

fronteira

Figura 12. Representao simblica deForrester


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=

=

=

nn

n

n

QQQQ f t

Q

QQQQ f t

Q

QQQQ f t

Q

,...,,

......

,...,,

,...,,

3211

32112

32111

onde Q i uma qualquer medida doselementos p i (i = 1, 2, ,n)

Uma mudana em qualquer elemento Q i, assim, uma funo de todos os Q's.

A resoluo de um sistema de equaes

deste tipo passa por uma aproximao nu-mrica que pressupe que cada Q no tempot pode ser conhecido adicionando ao valorde Q no tempo t-1 o valor da funo f calcu-lada no tempo t-1 (Fig. 13). O rigor da aproximao depende em grande parte da adequaodo intervalo de tempo t, tambm chamado tempo de integrao.

Algumas propriedades gerais dos sistemas podem ser inferidas deste sistema de equa-es diferenciais:

- Competio entre partes - equaes alomtricas- Finalidade - o sistema tende para um estado final no futuro (dependncia do futuro)Destas propriedades gerais dos sistemas pode-se chegar a uma definio de sistema mais

completa e apropriada a uma realidade fsica:- Um sistema um grupo de componentes interactuantes que operam em conjunto para

um propsito comum; capaz de reagir como um todo aos estmulos externos; no directa-mente afectado pelo resultado da sua aco; e tem uma fronteira que contem todos os meca-nismos de retroaco significativos (Spedding, 1996).

Sistemas em Agricultura19. Daqui decorre a possibilidade de aplicar o

conceito de sistema realidade agrcola. Enquantoa componente biolgica pode ser hierarquizada noesquema clssico da ecologia correspondendo concepo organsmica, do mesmo modo, e partin-do do campo de cultura como unidade elementar daagricultura e crescendo em tamanho e complexida-de, uma quinta ou explorao agrcola constitudapor vrias folhas de cultura (ou campos) e numaregio agrcola encontramos um grande nmero deexploraes agrcolas.

Assim, o conceito de sistema em Agriculturapode tornar-se operacional a diferentes nveis deorganizao:

e x p l o r a

o a g r c

o l a

Re gio

folha de cultura

molculas

clulas

tecidos

rgos

organismos

populaes

comunidades

A Agriculturaactua

predominantementea estes nveis

Figura 14. Organizao hierrquica comdiferentes nveis de complexidade nossistemas de agricultura. Analogia com os

sistemas biolgicos

Q t- 1

Q t

f

f t Q

=

15:19 94/04/19

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

Time

1:

1:

1:

0.00

0.50

1.00

1: Q t

1

1

1

1

Graph 1

Qt

Figura 13. Ilustrao da resoluo numrica de umaequao diferencial.


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Um sistema de cultura uma cultura ou pastagem quando consideradas em conjunto comas prticas culturais seguidas (sistema de mobilizao, rotaes, etc.) e situa-se ao nvel espa-cial da folha de cultura; um sistema de produo descreve a integrao e articulao das prin-cipais culturas e prticas culturais seguidas numa explorao agrcola; um sistema de agricul-tura representa a organizao regional de sistemas de produo (Loomis e Connor, 1992).

No sendo, como j foi dito, bvia a delimitao de sistemas conceptuais, particularmente,ao nvel superior da regio, contudo, quando comparadas situaes suficientemente distintas,torna-se mais claro o que se entende por um sistema de agricultura.

H marcadas caractersticas fsicas e ambientais reconhecveis e determinantes dos siste-mas de agricultura que moldam o tipo de agricultura que encontramos.

Os ecossistemas agrcolas20. Um ecossistema agrcola difere fundamentalmente de um ecossistema natural pela in-

tensidade de exportao da produtividade a que submetido. De facto, sendo o propsito da

Agricultura a obteno de alimentos, estes so obtidos recolhendo a produtividade primria eou secundria do ecossistema agrcola. Ao longo dotempo, a evoluo da Agricultura separou vincada-mente o ecossistema agrcola do "habitat" humanopelo que, hoje, um ecossistema agrcola muito maisaberto do que j foi no passado.

21. Como qualquer outro ecossistema, o ecossis-tema agrcola caracteriza-se por transferncias demassa e energia entre os seus diversos componentese entre estes e o exterior (Fig. 17).

A exportao da produtividade uma componen-te muito significativa destas transferncias. O equil-

Produ to re s

Consumidores

Decompos i to re s

Reservade

nutrientes

Espao fsico

Calor

Para outrosecossistemas

De outrosecossistemas

Radiaosolar

Figura 17. Modelo geral de um ecossis-tema

Figura 15. Montado alenteja- Figura 16. Policultura no Noroeste Atlntico


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brio do ecossistema assegurado por importaes que compensem as exportaes. Assim, asmaiores diferenas que se encontram dizem respeito aos fluxos de energia e cadeias trficasenvolvidas e aos ciclos biogeoqumicos dos elementos. Mas h outros critrios que podem serutilizados para estabelecer diferenas entre os ecossistemas agrcolas e os ecossistemas natu-rais, nomeadamente, a dominncia de uma espcie versus a diversidade de espcies, a distri-buio espacial dos componentes biticos dos ecossistemas e os mecanismos de autoregula-

o.

Fluxos de energia e massa22. Para o propsito desta li-

o limitar-nos-emos a observar astransferncias de energia e demassa de e para os ecossistemasagrcolas.

Na Figura 18 o fluxo de ener-gia num ecossistema natural revelaa sua natureza de sistema aberto,uma vez que alimentado por umafonte de energia que lhe exterior:a radiao solar. Porm, as restan-tes transferncias de energia sotodas predominantemente interio-res ao ecossistema.

23. Na Figura 19, pelo contr-rio, alm da fonte de energia daradiao solar, existem subsdiosde energia sob forma variadas quecorrespondem a entradas de ener-gia no ecossistema. Adicionalmen-te, uma parte substancial da ener-gia radiante transformada emenergia qumica exportada. De

facto, nas vrias fases do processode produo de alimentos, h in-corporao de energia quer directaquer indirectamente. So exemplosde incorporaes directas de ener-gia os consumos de combustvel ede energia elctrica usados paraaccionar maquinaria e outro equi-pamento, desde a produo nocampo at ao processamento edistribuio de alimentos.

F o t o s s n t e s e

b r u t a ( 6 6 )

U t i l i z a d ap e l a

c u l t u r a( 6 5 2 )

R a d i a of o t o s s i n t e t i c a m e n t e

a c t i v a( 8 3 7 )

E n e r g i a r a d i a n t e( 1 6 7 4 )

F o t o s s n t e s el q u i d a

( 4 4 )

50% 78% 10% 66%

2,6%Figura 20. Da radiao incidente fotossntese lqui-

da.Os valores entre parntesis so 10 8J.ha -1.dia- 1

Adaptado de Spedding (1996).

Combustvel

Solo

Ambiente areo

Animais

Senescncia, doenas e pragas

Produtosvegetais

Produtosanimais

Cultura

Dejeces

Radiaosolar

Reflexo

Metano

Processamento

Conservao

Colheita

Mquinas

Pesticidas

Irrigao

Fertilizao

Subsdio de energia

Exportao

Figura 19. Fluxos de energia num ecossistema agrcola.

Solo

Ambiente areo

Animais

Senescncia

Produtosvegetais

Produtosanimais

Plantas

Dejeces

Radiaosolar

Reflexo Metano

Figura 18. Fluxo de energia num ecossistema natural


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Representam entradas indirectas de energia, a utilizao de mquinas, a fertilizao, o usode pesticidas, a rega, pois cada um destes processos foi consumidor de energia antes de po-der ser utilizado pelo agricultor como instrumento de controlo e gesto do ecossistema agrco-la.

Eficincia de converso de ene rgia24. O fluxo de energia na produo de uma cultura transforma a radiao solar em energia

qumica de ligao decompostos orgnicos. AFigura 20 descreve ocaminho percorrido des-de a radiao incidentedisponvel at acumula-o lquida de biomassaresultante da fotossnte-se. O processo tem umaeficincia reduzida que,geralmente se situa en-tre 2 e 5%, dependendodas condies ambien-tais, poca do ano, es-

pcie utilizada e eficincia cultural.25. A eficincia da produtividade primria no retrata adequadamente a eficincia de todos

os sistemas de agricultura. Dependendo do nmero de passos intermdios at produo dealimento utilizvel pelo homem, bem como das espcies vegetais e ou animais utilizadas, umhectare de rea agrcola apresenta uma capacidade de sustentao muito varivel (Fig. 21).

Ciclos biogeoqumicos26. Os fluxos de massa nos ecossistemas agrcolas quando comparados com os ecossis-

temas naturais so tambm diferentes, no em natureza, mas sobretudo em dimenso e,quando caso disso, no controlo que ohomem sobre eles exerce. Assim, en-quanto um ecossistema natural quasecompletamente fechado no que diz res-peito a elementos como o azoto, os ac-tuais ecossistemas agrcolas dependemde uma incorporao substancial de fer-tilizantes para equilibrar as exportaes.Na Fig. 22 representa-se o ciclo do Nassinalando-se os percursos mais fre-quentes e de maior fluxo num ecossis-tema agrcola.

N 2

N H 3

Cul tura

P r o d u o

E s t r u m e

M O f r e s c a

H m u s a c t i v o

H m u sestvel

Fer t i l izante

B i o m a s s ab a c t e r i a n a

N H4

+

N O3

-

Lexiviao

Figura 22. Ciclo do azoto num ecossistema agrcolaAdaptado de Loomis e Connor (1992).

Cultura Cultura Pas tagem Cul tura Pas tagem

H o m e m

Animal Animal Animal

H o m e m H o m e m H o m e m

18(trigo)

4(milho-porco)

7(leite)

Capacidade de sustentao (pessoas/ha)

Figura 21. Os quatro tipos principais de sistemas de agricultura, de acordocom a cadeia trfica envolvida. Adaptado de Loomis e Connor (1992).


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Agricultura e ambiente

Impacte da Agricultura sobre o Ambiente

27. A Agricultura como actividade que, por um lado grande ocupadora de espao e, poroutro, se apropria da produtividadeprimria e ou secundria dos ecossis-temas que explora tem necessariamen-te efeitos sobre todos os principaiscompartimentos do ambiente que a ro-deia. Tem ainda um efeito consumidorde recursos naturais, particularmentedaqueles que, por natureza, no sorenovveis. o caso da energia de ori-gem fssil e dos nutrientes mineraisque existem em jazidas finitas na crus-ta terrestre.

So sobretudo o trabalho do solo,a fertilizao, o emprego de pesticidase a irrigao que maior impacte tm so-

bre o ambiente.

Dependncia de recursos no-renovveis28. De entre os recursos no-renovveis que a Agricultura utiliza intensamente, a energia

de origem fssil - hidrocarbonetos resultantes da reduo de material biolgico proveniente daactividade fotossinttica num passado remoto - incorporada no processo produtivo sob formasubsidiria. O progresso tecnolgico que, inegavelmente, assegurou a resoluo do problema

de produo suficientede alimentos, foi possibi-litado parcialmente cus-ta de um incrementosubstancial do consumo

de energia fssil (Coxand Atkins, 1979). Asalteraes tecnolgicasna cultura do milho entre1945 4 1970 constituemum exemplo caractersti-co desta evoluo (Qua-dro 3). So de salientar,sobretudo porque deno-tam uma viragem tecno-lgica importante, o de-crscimo de energia sub-

Trabalho do solo

Fertilizao

Irrigao

Pesticidas

Solo

gua

Ar

Recursos

Figura 23. Principais impactes da Agricultura sobre oAmbiente

Quadro 3. Balano de energia para a produo de milho nos Estados Uni-dos entre 1945 e 1970 (MJ/ha). Adaptado de Pimentel et al. (1975)

Consumo de energia 1945

Trabalho 129

Mquinas 7483

Adubos 772

Sementes 352

Irrigao 197

Fitofrmacos 0

Electricidade 538

Transportes 207

Total 9574

Energia produzida 35450

Eficincia energtica 3.70

1959

79

11114

4437

378

321

109

2069

621

19241

56300

2.92

1970

51

12588

10921

652

352

228

3931

724

29964

84450

2.82


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sidiada via utilizao de mo de obra (- 61%) e os acrscimos no uso de adubos (+1530%) ede electricidade para secagem do milho colhido (+630%). Enquanto a produtividade aumentou138%, o consumo energtico total aumentou 212%, o que se traduziu numa reduo de efi-cincia energtica de 3.7 para 2.8 (-25%).

29. Contudo, o consumo energtico no s, nem principalmente, uma tendncia exclusi-va das actividades agrcolas. A restante fileira alimentar consome em mdia, 80% da energiasubsidiada no processo de produo de alimentos at ao consumo domstico. de salientar,particularmente, a significativa fraco de 30% do total de energia consumida na operao finalde preparao domstica de alimentos. de salientar ainda a capitao energtica estimadaem 34 GJ/capita/ano, valor que mais do que triplica o requerimento dirio bsico calculado ante-riormente (Fig. 25).

30. A fraco agrcola da energia consumida na totalidade da fileira alimentar americanamanteve-se mais ao menos estvel entre 1947 e 1970 - cerca de 16% - (Figura 25).

Alterao significativa dos ciclos biogeoqumicos31. O emprego de fertilizantes constitui a grande diferena entre um ecossistema natural

26

120

46

158

7

11

49

50

19

67

2

180

0

327

400

450

26

39

169

126

72234

181

500 400 300 200 100 0 100 200 300 400 500

Fornecimento de N ao soloResduos vegetais

Fixao de NEstrume e chorumeAdubo NExtraco de N do solo

Absoro de NVolatilizao

LixiviaoDesnitrificaoSadasFenoProduo animalPerdas

Entradas-sadas

kg N / ha /ano

19721937

Figura 26. Comparao das principais componentes do balano de azoto nu-ma pastagem utilizada por vacas leiteiras entre 1937 e 1972, na Holanda.

Adaptado de Loomis e Connor (1992).

A gr i cu l t ur a 1138 1564 2201

Indstria Agroalimentar 1705 2391 3523

Uso comercial e domstico 4304 6026 9088

1947 1960 1970

Figura 25. Uso de energia na fileira alimentar nos EUA.109 MJ/ano. Adaptado de Steinhart (1974).

Agricultura

Transportes Comrcio grossista eretalhista

Uso domstico

Alimentos

Processamento de alimentos

1.46

17.9%

32.7%

2.67

(1.16)

(3.83)

(0.30)

(4.13) (4.36) (5.67) (2.49)

30.6%

0.23 2.8% 16.0%1.31

8.16 x 106 kcal per capita / ano34 GJ per capita / ano

10 vezes > 3,8 GJAdaptado deAdaptado de HirstHirst (1974)(1974)

Figura 24. Entradas de energia em vrias etapas da fileiraagro-alimentar nos Estados Unidos. Adaptado de Hirst


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e os actuais ecossistemas agrcolas. O uso de fertilizantes tem um impacte sobre o consumoenergtico, como se viu anteriormente, mas tem, tambm e sobretudo, um efeito modificadordos fluxos mais significativos ou frequentes.

O caso do azoto, um elemento particularmente significativo pela sua importncia nos sis-temas biolgicos, observado no exemplo da Figura 26, que compara dois sistemas de agricul-tura semelhantes separados por 40 anos de evoluo tecnolgica. Trata-se de pastoreio devacas leiteiras num prado misto de gramneas e leguminosas (trevo x azevm), sem adubos desntese, em 1937 e um prado monoespecfico de azevm com elevadas incorporaes de adu-bos azotados (400 kg N / ha), em 1972. Embora esta alterao significativa tenha permitidoquase multiplicar por quatro a produo animal do prado (medida em kg de N), isto foi conse-guido custa de um aumento para 3 vezes mais da carga animal e do volume de perdas deazoto sob vrias formas. Estas representam em muitos casos, para alm de ineficincia produ-tiva, uma forma de poluio difusa.

Sustentabilidade32. Uma das caractersticas dos sistemas, que resulta da sua propriedade de finalidade

a sua perpetuao. Num ecossistema natural a hiptese de autoregulao condio necess-ria e suficiente para assegurar aquela.

Num ecossistema agrcola, em que a regulao do sistema assegurado pelo homem, l-cito colocar a questo:

- possvel assegurar a manuteno em funcionamento adequado dos ecossistemas agr-colas?

esta a questo que encerra as preocupaes subjacentes ao problema da sustentabili-dade.

Contudo, preciso explicitar melhor o conceito.

Algumas propriedades dos ecossistemas agrcolas33. Entre as propriedades ou atributos dos sistemas agrcolas podem-se salientar trs

delas que esto intimamente relacionadas:- A Produtividade - definida como a quantidade de produo (alimento ou fibra) por unida-

de de factor (terra, trabalho, energia, azoto, etc.).- A Estabilidade - definida como o grau de variabilidade inter-anual ou inter-sazonal da

produtividade.- A Sustentabilidade - definida como a capacidade de manuteno de um determinado n-

vel de produtividade a longo prazo no mesmo local.Porque a produtividade , por natureza, multidimensional, necessariamente transfere esta

caracterstica para os atributos de estabilidade e sustentabilidade. Na matriz da Figura 27exemplificam-se as possveis combinaes dos atributos de sustentabilidade e estabilidade,sendo aqui de salientar a possibilidade de um sistema ser estvel e ao mesmo tempo ter umnvel de produtividade nitidamente insuficiente, pelo que, em boa verdade representa uma si-tuao de fraca sustentabilidade .


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Agricultura Sustentvel34. O conceito de Agricultura Sustentvel objecto de inmeras definies, com minucio-

sas diferenas entre si.Para este propsito, a definio proposta por Ikerd (1990) suficientemente clara:- Uma Agricultura Sustentvel deve ser capaz de manter a sua produtividade e utilidade

indefinidamente.Ora, sendo a utilidade da Agricultura definida como o principal objectivo a que se prope,

i.e., ser capaz de sustentar o crescente requerimento alimentar da populao mundial, a sus-tentabilidade da Agricultura tem que obedecer, tambm, ao requisito de ser suficiente (Loomise Connor, 1992).

Uma Agricultura Sustentvel tem perante uma tarefa de dimenses mltiplas e gigantes-cas, j que se espera que seja capaz de dar resposta a uma lista variada de preocupaes ac-tuais:

Eficincia de produo Qualidade percebida dos produtos Conservao de Recursos Proteco ambiental Competitividade comercial Segurana alimentar Qualidade de vida do agricultor

Desafios futuros35. Enquanto h uma relativa unanimidade nesta lista de "objectivos" exigidos a uma Agri-

cultura que se pretenda sustentvel, j h enormes divergncias na hierarquizao de priorida-des e, tambm, nos mtodos de resoluo de cada uma das preocupaes referidas. A comple-xidade do problema exige uma abordagem que, debruando-se sobre um determinado aspectopor mais especfico que seja, no ignore a complexa teia de relaes que podem ser modifica-das com a alterao do componente aparentemente mais insignificante.

tempotempo

tempotempotempotempo

p r o d u t i v i d a d e






SUSTENTVELSUSTENTVEL INSUSTENTVELINSUSTENTVEL

E S T

V E L

E S T

V E L

I N S T

V E L

I N S T

V E L

tempotempo



Figura 27. Possveis combinaes de estabilidade e sus-tentabilidade de um sistema de agricultura


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Ora esta abordagem caracterstica do mtodo de anlise de sistemas que, recordandoBertalanffy (1998) tem implicaes cientficas, tecnolgicas e filosficas.

Os quatro subsistemas de agricultura

36. Adoptando o mtodo proposto por Raeburn (1984) o estudo sistemtico da Agriculturapode ser baseado na concepo de quatro subsistemas em Agricultura:

a) O subsistema biolgico - integrando conhecimento de plantas, animais e meio fsico, in-cluindo as actividades do homem (drenagem, irrigao, fertilizao, controlo de pragas, doen-as e infestantes, trabalho do solo, etc.)

b) O subsistema trabalho - integrando conhecimento acerca das operaes agrcolas e domodo como elas podem ser realizadas, combinando trabalho, percia, instrumentos, mquinasconstrues e outro equipamento e recorrendo a energia de vrias origens.

c) O subsistema da empresa agrcola - integrando conhecimento de preos de produtos efactores, quantidades produzidas, custos de gesto e trabalho, estratgias de produo, ava-liao de risco e incerteza e todos os outros determinantes de receitas de explorao.

d) O subsistema scio-econmico - integrando conhecimento acerca de mercados agrcolas(locais, nacionais e internacionais), mercados fundirios, crdito, legislao fiscal, legislao re-guladora, medidas de poltica, investigao e educao.

Sub-sistemaSub-sistemabiolgicobiolgico

Sub-sistemaSub-sistema

empresaempresa

Sub-sistemaSub-sistematrabalhotrabalho

Sub-sistema scio-Sub-sistema scio-econmicoeconmico

Figura 28. Os quatro sub-sistemas em Agricultura. Adaptado de Raeburn (1984).


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Referncias bibliogrficas

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