Unidade I · Formação do Potencial Produtivo
O que são cereais e por que eles são importantes?
Aula 01. Origem, Importância e Evolução dos Cereais
Prof. Dr. Anísio da Silva Nunes
Fitotecnia III. Culturas de Cereais
UNEMAT · Agronomia · Tangará da Serra
?
Ponto de partida
Como plantas selvagens e pouco produtivas se transformaram nos cereais que hoje ocupam as maiores áreas agrícolas do mundo?
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Ao final desta aula, você será capaz de
Objetivos de aprendizagem
01
Reconhecer diferenças
Distinguir arroz, milho, sorgo, milheto e trigo no cenário mundial e brasileiro.
02
Comparar importâncias
Relacionar cada cereal à segurança alimentar e à cadeia produtiva nacional.
03
Justificar a abordagem
Defender, com dados de produção, o estudo comparativo entre as cinco culturas.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Definição fitotécnica
Três critérios que atuam juntos
Po
Critério 1Família Poaceae
Apenas gramíneas verdadeiras entram no grupo dos cereais.
Ca
Critério 2Fruto cariopse
Pericarpo fundido ao tegumento, fruto seco e indeiscente.
Re
Critério 3Relevância de cultivo
Impacto econômico e social expressivo em escala regional.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Por que o grão se conserva
Cariopse e fruto convencional
| Característica | Fruto convencional | Cariopse |
|---|---|---|
| Pericarpo | Epicarpo, mesocarpo e endocarpo | Fundido ao tegumento |
| Semente | Distinta e separável do fruto | Indistinguível do pericarpo |
| Tipo de fruto | Drupáceo e carnoso | Seco e indeiscente |
| Abertura na maturação | Variável | Não se abre naturalmente |
A fusão pericarpo e tegumento explica a tolerância do grão ao armazenamento prolongado.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Anatomia da cariopse
Estrutura do grão de arroz
Estrutura dos grãos de arroz, com pericarpo, tegumento e endosperma (JULIANO, 1984).
Fonte: Como a Planta de Arroz se Desenvolve (Embrapa)
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Uma confusão com consequência de manejo
Cereal verdadeiro e pseudocereal
Cereal verdadeiro
Família PoaceaeProduz cariopseRelevância de cultivo
Trigo, milho, sorgo, arroz e milheto cumprem os três critérios ao mesmo tempo.
Pseudocereal
Fora das PoaceaeSem cariopseUso culinário similar
Quinoa e amaranto são Amaranthaceae, o trigo-sarraceno é Polygonaceae. Pragas de gramíneas não se transferem.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O recorte da disciplina
Cinco cereais, cinco papéis
| Cereal | Espécie | Papel econômico dominante |
|---|---|---|
| Trigo | Triticum aestivum | Panificação e consumo humano direto |
| Milho | Zea mays | Ração, indústria e etanol |
| Arroz | Oryza sativa | Base alimentar de metade da humanidade |
| Sorgo | Sorghum bicolor | Ração e alimento em regiões secas |
| Milheto | Cenchrus americanus | Segurança alimentar no semiárido |
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
A estrutura do grão
Três frações da cariopse
Fa
Camada externaFarelo
Fibras, vitaminas do complexo B, minerais e antioxidantes.
En
80% a 83% do grãoEndosperma
Amido e proteínas, base das farinhas brancas.
Ge
Centro vitalGérmen
Lipídios, proteínas, minerais e vitaminas do embrião.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Composição da cariopse
As frações do grão de milho
Estruturas do grão de milho: pericarpo, endosperma e embrião.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O que o beneficiamento retira
Grão integral e grão refinado
Integral
FareloEndospermaGérmen
Conserva as três frações e a densidade nutricional original do grão.
Refinado
Só endospermaAbrasão mecânicaMaior prateleira
O arroz branco polido perde justamente as frações mais ricas em fibra, vitaminas e minerais.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Beneficiamento
Do grão bruto ao polido
Arroz integral, parboilizado e beneficiado polido: os produtos do beneficiamento.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Origem policêntrica
Nenhum berço comum
5
cereais domesticados de forma independente
1
único cereal nativo do Novo Mundo, o milho
2
domesticações do arroz, na Ásia e na África
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
De onde veio cada espécie
Centro de origem e ancestral
| Cereal | Centro de origem | Ancestral silvestre |
|---|---|---|
| Trigo | Crescente Fértil | Gramíneas silvestres de Triticum |
| Milho | Mesoamérica, México | Teosinte |
| Sorgo | Nordeste da África | Sorghum bicolor subsp. arundinaceum |
| Arroz | Sudeste Asiático | Oryza rufipogon |
| Milheto | África Ocidental, Sahel | Formas silvestres do Sahel |
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Centro de origem
Origem do arroz cultivado
Rota de introdução do arroz cultivado, de origem asiática, até o Brasil.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O Brasil não é centro de origem
Como cada cereal chegou aqui
1
Trigo em 1534, com Martim Afonso de Souza
2
Milho levado por Colombo à Europa em 1493
3
Sorgo no século XIX, com africanos escravizados
4
Arroz difundido por mercadores e pela colonização
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Evolução por ganho de cromossomos
Trigo e níveis de ploidia
| Grupo | Espécie representativa | Situação atual |
|---|---|---|
| Diploides | Triticum monococcum | Ancestral, sem uso comercial |
| Tetraploides | Triticum durum | Massas, comum na Europa |
| Hexaploides | Triticum aestivum | Domina a produção mundial |
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O primeiro cereal a chegar
Trigo no Brasil, três marcos
In
1534Primeira introdução
Martim Afonso de Souza semeia trigo na Capitania de São Vicente.
Di
1627Difusão no Sul
Relato jesuíta cita vinte mil indígenas cultivando trigo no Rio Grande do Sul.
Me
1919Melhoramento nacional
Estações experimentais em Veranópolis e Ponta Grossa iniciam a seleção.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
A maior distância evolutiva
Teosinte e milho moderno
Teosinte
Várias espigasGrãos poucosSem sabugo
Gramínea silvestre da América Central, ainda cruza naturalmente com o milho.
Milho cultivado
Uma a duas espigasGrãos presosSabugo desenvolvido
Seleção pré-colombiana reduziu o número de espigas e aumentou as fileiras de grãos.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
A maior distância evolutiva
Teosinte, híbrido e milho
Espiga de teosinte (acima), do híbrido F1 (meio) e do milho moderno (abaixo): a domesticação numa imagem.
Fonte: John Doebley · CC BY 3.0 · Wikimedia Commons
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Ponto de atenção
Domesticação sem volta
“
A domesticação do milho foi tão intensa que a planta moderna não se dispersa nem se perpetua sem a ação humana.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Diversidade gerada por seleção disruptiva
Sorgo e suas cinco raças
| Raça básica | Grão | Origem geográfica |
|---|---|---|
| Bicolor | Alongado, coberto pelas glumas | Disseminada na África |
| Caudatum | Assimétrico e achatado de um lado | Nigéria, Chade e Sudão |
| Durra | Arredondado, em forma de cunha | Etiópia e Índia |
| Guinea | Achatado, glumas abertas a 90 graus | Tanzânia e Malawi |
| Kafir | Simétrico e quase esférico | Da Tanzânia a Angola |
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Três etapas de uma trajetória
Sorgo, da savana ao Cerrado
Af
Centro primárioÁfrica
Domesticado no nordeste africano, com centro secundário na Índia.
US
Década de 1950Híbridos americanos
Macho-esterilidade e conversão criam o cinturão do sorgo nos Estados Unidos.
BR
1957 e 1972Pesquisa brasileira
Primeiras coleções no IPA e cultivares nacionais a partir de 1972.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Dentro do arroz asiático
Subespécies japonica e indica
Subespécie japonica
7.000 a 5.000 a.C.Vale do YangtzéGrão curtoAlta amilopectina
Torna-se pegajosa ao cozimento, base do sushi e do preparo com hashi.
Subespécie indica
4.000 a 2.000 a.C.Sul da ÁsiaGrão longoAlta amilose
Grão solto, o tipo agulhinha dominante no Brasil. O cruzamento entre as duas orienta o melhoramento.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Dois continentes, dois processos
Arroz e suas duas domesticações
| Espécie | Ancestral e berço | Situação atual |
|---|---|---|
| Oryza sativa | O. rufipogon, Sudeste Asiático | Domina a produção mundial |
| Oryza glaberrima | O. barthii, delta do Níger | Rústica, hoje restrita |
| Híbridos NERICA | Cruzamento entre as duas | Rusticidade com potencial produtivo |
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O cereal do semiárido
Milheto, três marcos
Sa
4.000 a 5.000 anosBerço no Sahel
Domesticado ao sul do Saara, sob chuvas abaixo de 500 mm.
Ta
TaxonomiaNome válido atual
De Pennisetum glaucum para Cenchrus americanus, revisão de Morrone.
BR
1929Chegada ao Brasil
Introduzido como forrageira no Rio Grande do Sul, o pasto italiano.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
A cultura no Brasil
Milheto, Pennisetum glaucum
Características gerais do milheto (Pennisetum glaucum), cereal de origem africana.
Fonte: Guia Prático de Plantas de Cobertura
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Uma cultura que entrou pela palhada
Milheto no Centro-Oeste
1990
década da expansão junto com o plantio direto
2,1 mi
hectares de área concentrados no Centro-Oeste
BRS 1501
cultivar mais semeada no País desde 1999
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O que a seleção humana mudou
Síndrome de domesticação
| Traço | Forma silvestre | Forma cultivada |
|---|---|---|
| Retenção do grão | Ráquis frágil, debulha natural | Ráquis resistente, grão preso |
| Tamanho do grão | Pequeno e leve | Maior e mais pesado |
| Dispersão | Autônoma pela planta | Dependente da ação humana |
| Inflorescência | Espiguetas dispersas | Espiguetas sésseis e agrupadas |
Cada traço da síndrome existe porque viabiliza a colheita e reduz a perda de grãos.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Seleção acumulada por milênios
Como o grão ficou preso
1
O coletor recolhe as plantas com grãos ainda presos
2
Semeia justamente essas sementes na estação seguinte
3
A frequência do ráquis resistente aumenta a cada ciclo
4
A planta perde a dispersão autônoma e passa a depender do ser humano
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Patamares, não melhora contínua
Fases da agricultura de cereais
| Fase | Período | Marco para os cereais |
|---|---|---|
| Agricultura 1.0 | 10.000 a.C. a 1950 | Domesticação e seleção empírica |
| Agricultura 2.0 | 1950 a 1990 | Revolução Verde e mecanização |
| Agricultura 3.0 | 1990 a 2010 | Agricultura de precisão |
| Agricultura 4.0 | A partir de 2010 | Sensores, drones e dados |
| Agricultura 5.0 | A partir de 2020 | Edição gênica e robótica |
Leitura por analogia com as revoluções industriais, sem valor de taxonomia oficial.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O evento mais decisivo
Revolução Verde nos cereais
Po
1943 a 1970Cultivares semi-anãs
Trigo e arroz de porte baixo, associados a Norman Borlaug.
N
Resposta ao nitrogênioAdubar sem acamar
O porte baixo permitiu doses altas de nitrogênio sem tombamento.
Cu
Custo associadoDependência de insumos
Perda de biodiversidade e exclusão de pequenos agricultores.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O ideótipo mudou por completo
Trigo de ontem e de hoje
Início do século passado
Planta altaColmo frágilFolhas longas
Acamava sob adubação nitrogenada e limitava o rendimento por área.
Cultivar moderna
Estatura baixaColmo resistenteFolhas eretasAlto perfilhamento
Nas últimas três décadas a produtividade média do trigo triplicou no Brasil.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Do porte alto ao porte baixo
A planta moderna de trigo
O ideótipo moderno de trigo: estatura reduzida, colmo resistente e folhas eretas.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
A genética do vigor híbrido
Três tipos de híbrido de milho
1
Linhagem pura A cruzada com linhagem pura B gera o híbrido simples
2
O híbrido simples cruzado com a linhagem C gera o híbrido triplo
3
Dois híbridos simples cruzados entre si geram o híbrido duplo
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Cada espécie seguiu um caminho
Três rotas de melhoramento
So
SorgoMacho-esterilidade
Viabilizou híbridos, e a conversão trouxe porte baixo e insensibilidade ao fotoperíodo.
Ar
ArrozPorte baixo da China
A ancestral De-Geo-Wo-Gen doou os genes que o IRRI levou às cultivares modernas.
Mt
MilhetoSeleção massal
Banco de germoplasma da Embrapa em 1995 e cultivar BRS 1501 em 1999.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O mercado direciona a genética
Melhorado para a palhada
“
O programa que consolidou o milheto brasileiro priorizou massa verde e cobertura do solo, não a produção de grão.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Folhas de balanço alimentar da FAO, 2023
Metade das calorias do mundo
42%
do suprimento mundial de energia alimentar
46%
do suprimento de energia alimentar na África
49%
do suprimento de energia alimentar na Ásia
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Por que nenhuma outra classe substitui
Quatro pilares dos cereais
| Pilar | Motivo |
|---|---|
| Densidade de carboidratos | Máxima entrega calórica por unidade de peso |
| Armazenamento e transporte | Baixa umidade e estabilidade da cariopse |
| Alto rendimento por hectare | Maximiza o uso da terra e da mão de obra |
| Processamento versátil | Farinhas, massas, extratos, bebidas e rações |
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O agregado esconde o destino
Produzir e alimentar não coincidem
Liderança em produção
Milho em 1ºTrigo em 2ºArroz em 3º
O milho lidera a colheita mundial, mas a maior parte vira ração e insumo industrial.
Liderança no prato
Arroz em 1ºTrigo em 2ºMilho em 3º
No consumo humano direto a ordem se inverte. Volume produzido não mede quanta gente o cereal alimenta.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
FAO e FAOSTAT, safra de 2023
Produção mundial de cereais
| Cereal | Produção mundial | Posição |
|---|---|---|
| Milho | Cerca de 1,2 bilhão de t | 1º |
| Trigo | Cerca de 788 milhões de t | 2º |
| Arroz beneficiado | Cerca de 543 milhões de t | 3º |
| Cevada | Cerca de 146 milhões de t | 4º |
| Sorgo | Cerca de 57 milhões de t | 5º |
O arroz é apresentado em base beneficiada. Contabilizado em casca, ultrapassa o trigo e ocupa a 2ª posição.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Concentração da colheita global
Três cereais, quase tudo
91%
da produção mundial vem de milho, trigo e arroz
3,1 bi
toneladas de cereais colhidas no mundo em 2023
1º
o milho lidera, com cerca de 1,2 bilhão de toneladas
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O preço interno segue a proteína animal
Milho, destino do consumo interno
| Segmento | Participação |
|---|---|
| Avicultura de corte | 40% |
| Suinocultura | 25% |
| Indústria moageira | 15% |
| Bovinocultura | 9% |
| Avicultura de postura | 8% |
| Outros animais | 3% |
Distribuição de referência do consumo interno brasileiro, base de 2008.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Onde se forma o preço internacional
Quem lidera cada cereal
Mi
MilhoAméricas e China
Estados Unidos com 32% e Brasil com 7,5%. A China responde por 24%.
Tr
TrigoÁsia e Rússia
China com 17%, Índia com 14% e Rússia com 11% da produção mundial.
Ar
ArrozÁsia monçônica
China com 27% e Índia com 25%, com consumo interno predominante.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Liderança mundial
Maiores produtores de trigo
Produtores mundiais de trigo, média de 2009 a 2013; sete origens somam mais de 75% da produção.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
O Brasil no mapa dos cereais
A produção brasileira
3º
posição do Brasil entre os exportadores mundiais de milho
7,5%
da produção mundial de milho vem do Brasil
70%
do arroz brasileiro é colhido no Rio Grande do Sul
Mato Grosso lidera a segunda safra de milho e o Paraná a safra de verão. O trigo nacional responde por cerca de 0,8% da produção mundial.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Produção nacional
Onde o milho é produzido
Principais estados produtores de milho no Brasil, primeira safra. Fonte: Conab (2010).
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Volume pequeno, papel social grande
Sorgo e milheto no mundo
| Indicador | Sorgo | Milheto |
|---|---|---|
| Produção mundial | Cerca de 57 milhões de t | Dezenas de milhões de t |
| Posição mundial | 5º cereal | 6º cereal, produção regionalizada |
| Maiores produtores | Estados Unidos e Nigéria | Índia com 34% e Nigéria com 24% |
| Papel predominante | Alimento na África, ração no Brasil | Subsistência na África, palhada no Brasil |
A África Ocidental concentra cerca de 60% da produção mundial de milheto.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
A exigência térmica separa o calendário
Cereais de verão e de inverno
Cereais de verão
MilhoArrozSorgoMilheto
Exigem calor, são sensíveis à geada e vão a campo na primavera ou no período quente.
Cereais de inverno
TrigoCevadaCenteioAveia
Semeados no outono, atravessam o frio em fase vegetativa e colhem na primavera.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Cereais no calendário agrícola
Sucessão de verão e inverno
Exemplo de sucessão trigo/soja e milho/soja em glebas de uma mesma propriedade.
Fonte: Sistemas de Produção: Conceitos e Definições
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Conceito que decide a época de semeadura
Vernalização
“
Exposição a baixas temperaturas por período determinado, condição necessária para que muitas cultivares de inverno floresçam.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Quadro comparativo, sequeiro no Cerrado
Os cinco cereais em Mato Grosso
| Indicador | Milheto | Sorgo | Milho 2ª safra | Arroz | Trigo |
|---|---|---|---|---|---|
| Metabolismo | C4 | C4 | C4 | C3 | C3 |
| Água (mm/ciclo) | 250-400 | 350-500 | 400-700 | 450-700 | 350-500 |
| Ciclo (dias) | 75-95 | 95-115 | 100-125 | 100-120 | 110-130 |
| Produtividade (kg/ha) | 1.500-2.500 | 3.500-5.500 | 5.500-7.500 | 3.000-5.000 | 2.400-4.000 |
| Adaptação | Muito alta | Muito alta | Alta | Média | Média |
Arroz de terras altas e trigo de sequeiro acima de 800 m de altitude. Faixas do quadro comparativo da disciplina.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
?
Retome a pergunta
Como plantas selvagens e pouco produtivas se transformaram nos cereais que hoje ocupam as maiores áreas agrícolas do mundo?
Responda agora com o que você viu na aula.
Aula 01. Origem e ImportânciaFitotecnia III
Encerramento
A origem de cada cereal está escrita na sua fisiologia e reaparece na decisão de campo.
Prof. Dr. Anísio da Silva NunesFitotecnia III · Aula 01. Origem e Importância