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?
Ao final desta aula, você será capaz de

Objetivos de aprendizagem

01

Rastrear a evolução

Explicar como a domesticação e o melhoramento transformaram gramíneas silvestres nos cinco cereais cultivados.

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.

O caminho desta aula

Seis blocos, do conceito ao calendário

A O que define um cerealB De onde veio cada cerealC Da silvestre à cultivadaD Os saltos de produtividadeE Importância e produçãoF Verão, inverno e o Cerrado
Esta é a aula que abre a Unidade I · Formação do Potencial Produtivo.
Bloco A · O que define um cereal

Nem todo grão entra no grupo

“
Nem todo grão é cereal; três critérios botânicos e econômicos decidem a inclusão.
Definição fitotécnica

Três critérios que atuam juntos

Po
Critério 1

Família Poaceae

Apenas gramíneas verdadeiras entram no grupo dos cereais.

Ca
Critério 2

Fruto cariopse

Pericarpo fundido ao tegumento, fruto seco e indeiscente.

Re
Critério 3

Relevância de cultivo

Impacto econômico e social expressivo em escala regional.

Conceito

Cariopse

“
Fruto seco indeiscente típico das gramíneas, no qual a parede do fruto e o tegumento da semente estão intimamente fundidos, formando uma unidade biológica inseparável. Por não se abrir na maturação e conservar baixa umidade, tolera armazenamento e transporte por longos períodos.
Por que o grão se conserva

Cariopse e fruto convencional

CaracterísticaFruto convencionalCariopse
PericarpoEpicarpo, mesocarpo e endocarpoFundido ao tegumento
SementeDistinta e separável do frutoIndistinguível do pericarpo
Tipo de frutoDrupáceo e carnosoSeco e indeiscente
Abertura na maturaçãoVariávelNão se abre naturalmente
A fusão pericarpo e tegumento explica a tolerância do grão ao armazenamento prolongado.
Anatomia da cariopse

Estrutura do grão de arroz

Estrutura dos grãos de arroz, com pericarpo, tegumento e endosperma (JULIANO, 1984).
Estrutura dos grãos de arroz, com pericarpo, tegumento e endosperma (JULIANO, 1984).
Fonte: Como a Planta de Arroz se Desenvolve (Embrapa)
A estrutura do grão

Três frações da cariopse

Fa
Camada externa

Farelo

Fibras, vitaminas do complexo B, minerais e antioxidantes.

En
80% a 83% do grão

Endosperma

Amido e proteínas, base das farinhas brancas.

Ge
Centro vital

Gérmen

Lipídios, proteínas, minerais e vitaminas do embrião.

Composição da cariopse

As frações do grão de milho

Estruturas do grão de milho: pericarpo, endosperma e embrião.
Estruturas do grão de milho: pericarpo, endosperma e embrião.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
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.

Beneficiamento

Do grão bruto ao polido

Arroz integral, parboilizado e beneficiado polido: os produtos do beneficiamento.
Arroz integral, parboilizado e beneficiado polido: os produtos do beneficiamento.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Conceito

Pseudocereal

“
Planta que não pertence à família Poaceae, mas cujo grão é usado na culinária e na nutrição de forma semelhante à de um cereal. Não produz cariopse e não guarda parentesco taxonômico com as gramíneas.
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.

O recorte da disciplina

Cinco cereais, cinco papéis

CerealEspéciePapel econômico dominante
TrigoTriticum aestivumPanificação e consumo humano direto
MilhoZea maysRação, indústria e etanol
ArrozOryza sativaBase alimentar de metade da humanidade
SorgoSorghum bicolorRação e alimento em regiões secas
MilhetoCenchrus americanusSegurança alimentar no semiárido
Bloco B · De onde veio cada cereal

Cinco espécies, cinco origens

“
Os cereais não têm um único berço; foram domesticados em continentes diferentes.
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
De onde veio cada espécie

Centro de origem e ancestral

CerealCentro de origemAncestral silvestre
TrigoCrescente FértilGramíneas silvestres de Triticum
MilhoMesoamérica, MéxicoTeosinte
SorgoNordeste da ÁfricaSorghum bicolor subsp. arundinaceum
ArrozSudeste AsiáticoOryza rufipogon
MilhetoÁfrica Ocidental, SahelFormas silvestres do Sahel
Centro de origem

Origem do arroz cultivado

Rota de introdução do arroz cultivado, de origem asiática, até o Brasil.
Rota de introdução do arroz cultivado, de origem asiática, até o Brasil.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Origem do trigo

Centro de domesticação do trigo

Mapa do Oriente Médio com a região aproximada do Crescente Fértil, berço da domesticação do trigo, entre o Mediterrâneo, a Mesopotâmia e o golfo Pérsico.
Mapa do Oriente Médio com a região aproximada do Crescente Fértil, berço da domesticação do trigo, entre o Mediterrâneo, a Mesopotâmia e o golfo Pérsico.
Fonte: Trigo - Origem, importância socioeconômica, morfofisiologia e fenologia
Origem do milho

Centro de domesticação do milho

Mapa do México mostrando as regiões de domesticação do milho (Vale do Balsas e Vale de Tehuacán) e a distribuição de Zea mays ssp. parviglumis e mexicana.
Mapa do México mostrando as regiões de domesticação do milho (Vale do Balsas e Vale de Tehuacán) e a distribuição de Zea mays ssp. parviglumis e mexicana.
Fonte: Milho - Origem, importância socioeconômica, morfofisiologia e fenologia
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
Evolução por ganho de cromossomos

Trigo e níveis de ploidia

GrupoEspécie representativaSituação atual
DiploidesTriticum monococcumAncestral, sem uso comercial
TetraploidesTriticum durumMassas, comum na Europa
HexaploidesTriticum aestivumDomina a produção mundial
O primeiro cereal a chegar

Trigo no Brasil, três marcos

In
1534

Primeira introdução

Martim Afonso de Souza semeia trigo na Capitania de São Vicente.

Di
1627

Difusão no Sul

Relato jesuíta cita vinte mil indígenas cultivando trigo no Rio Grande do Sul.

Me
1919

Melhoramento nacional

Estações experimentais em Veranópolis e Ponta Grossa iniciam a seleção.

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.

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.
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
Domesticação do milho

Teosinte versus milho moderno

Fotos comparativas de teosinte (planta, grãos e espiga) e milho moderno (planta, grãos e espiga), lado a lado sobre fundo escuro.
Fotos comparativas de teosinte (planta, grãos e espiga) e milho moderno (planta, grãos e espiga), lado a lado sobre fundo escuro.
Fonte: Milho - Origem, importância socioeconômica, morfofisiologia e fenologia
Diversidade gerada por seleção disruptiva

Sorgo e suas cinco raças

Raça básicaGrãoOrigem geográfica
BicolorAlongado, coberto pelas glumasDisseminada na África
CaudatumAssimétrico e achatado de um ladoNigéria, Chade e Sudão
DurraArredondado, em forma de cunhaEtiópia e Índia
GuineaAchatado, glumas abertas a 90 grausTanzânia e Malawi
KafirSimétrico e quase esféricoDa Tanzânia a Angola
Três etapas de uma trajetória

Sorgo, da savana ao Cerrado

Af
Centro primário

África

Domesticado no nordeste africano, com centro secundário na Índia.

US
Década de 1950

Híbridos americanos

Macho-esterilidade e conversão criam o cinturão do sorgo nos Estados Unidos.

BR
1957 e 1972

Pesquisa brasileira

Primeiras coleções no IPA e cultivares nacionais a partir de 1972.

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.

Dois continentes, dois processos

Arroz e suas duas domesticações

EspécieAncestral e berçoSituação atual
Oryza sativaO. rufipogon, Sudeste AsiáticoDomina a produção mundial
Oryza glaberrimaO. barthii, delta do NígerRústica, hoje restrita
Híbridos NERICACruzamento entre as duasRusticidade com potencial produtivo
O cereal do semiárido

Milheto, três marcos

Sa
4.000 a 5.000 anos

Berço no Sahel

Domesticado ao sul do Saara, sob chuvas abaixo de 500 mm.

Ta
Taxonomia

Nome válido atual

De Pennisetum glaucum para Cenchrus americanus, revisão de Morrone.

BR
1929

Chegada ao Brasil

Introduzido como forrageira no Rio Grande do Sul, o pasto italiano.

A cultura no Brasil

Milheto, Cenchrus americanus

Características gerais do milheto (Cenchrus americanus), cereal de origem africana, apresentado na fonte pelo sinônimo Pennisetum glaucum.
Características gerais do milheto (Cenchrus americanus), cereal de origem africana, apresentado na fonte pelo sinônimo Pennisetum glaucum.
Fonte: Guia Prático de Plantas de Cobertura
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
Bloco C · Da silvestre à cultivada

O grão que deixou de cair

“
Domesticar um cereal foi, antes de tudo, prender o grão à planta.
O que a seleção humana mudou

Síndrome de domesticação

TraçoForma silvestreForma cultivada
Retenção do grãoRáquis frágil, debulha naturalRáquis resistente, grão preso
Tamanho do grãoPequeno e leveMaior e mais pesado
DispersãoAutônoma pela plantaDependente da ação humana
InflorescênciaEspiguetas dispersasEspiguetas sésseis e agrupadas
Cada traço da síndrome existe porque viabiliza a colheita e reduz a perda de grãos.
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
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.
Bloco D · Os saltos de produtividade

Patamares, não melhora contínua

“
A produtividade dos cereais deu saltos em poucos eventos técnicos concentrados no tempo.
Patamares, não melhora contínua

Fases da agricultura de cereais

FasePeríodoMarco para os cereais
Agricultura 1.010.000 a.C. a 1950Domesticação e seleção empírica
Agricultura 2.01950 a 1990Revolução Verde e mecanização
Agricultura 3.01990 a 2010Agricultura de precisão
Agricultura 4.0A partir de 2010Sensores, drones e dados
Agricultura 5.0A partir de 2020Edição gênica e robótica
Leitura por analogia com as revoluções industriais, sem valor de taxonomia oficial.
O evento mais decisivo

Revolução Verde nos cereais

Po
1943 a 1970

Cultivares semi-anãs

Trigo e arroz de porte baixo, associados a Norman Borlaug.

N
Resposta ao nitrogênio

Adubar sem acamar

O porte baixo permitiu doses altas de nitrogênio sem tombamento.

Cu
Custo associado

Dependência de insumos

Perda de biodiversidade e exclusão de pequenos agricultores.

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.

Do porte alto ao porte baixo

A planta moderna de trigo

O ideótipo moderno de trigo: estatura reduzida, colmo resistente e folhas eretas.
O ideótipo moderno de trigo: estatura reduzida, colmo resistente e folhas eretas.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
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
Do ancestral ao milho melhorado

Evolução histórica da espiga de milho

Linha do tempo fotográfica da evolução da espiga de milho: ancestral silvestre, domesticação, melhoramento inicial (1494) e melhoramento moderno (1947).
Linha do tempo fotográfica da evolução da espiga de milho: ancestral silvestre, domesticação, melhoramento inicial (1494) e melhoramento moderno (1947).
Fonte: Milho - Origem, importância socioeconômica, morfofisiologia e fenologia
Cada espécie seguiu um caminho

Três rotas de melhoramento

So
Sorgo

Macho-esterilidade

Viabilizou híbridos, e a conversão trouxe porte baixo e insensibilidade ao fotoperíodo.

Ar
Arroz

Porte baixo da China

A ancestral De-Geo-Wo-Gen doou os genes que o IRRI levou às cultivares modernas.

Mt
Milheto

Seleção massal

Banco de germoplasma da Embrapa em 1995 e cultivar BRS 1501 em 1999.

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.
Bloco E · Importância e produção

O que a manchete não conta

“
Produzir muito grão não é o mesmo que alimentar diretamente muita gente.
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
Por que nenhuma outra classe substitui

Quatro pilares dos cereais

PilarMotivo
Densidade de carboidratosMáxima entrega calórica por unidade de peso
Armazenamento e transporteBaixa umidade e estabilidade da cariopse
Alto rendimento por hectareMaximiza o uso da terra e da mão de obra
Processamento versátilFarinhas, massas, extratos, bebidas e rações
FAO e FAOSTAT, safra de 2023

Produção mundial de cereais

CerealProdução mundialPosição
MilhoCerca de 1,2 bilhão de t1º
TrigoCerca de 788 milhões de t2º
Arroz beneficiadoCerca de 543 milhões de t3º
CevadaCerca de 146 milhões de t4º
SorgoCerca de 57 milhões de t5º
O arroz é apresentado em base beneficiada. Contabilizado em casca, ultrapassa o trigo e ocupa a 2ª posição.
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
Os 91% consideram o arroz em casca; no slide 52 ele aparece em base beneficiada.
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.

Onde se forma o preço internacional

Quem lidera cada cereal

Mi
Milho

Américas e China

Estados Unidos com 32% e Brasil com 7,5%. A China responde por 24%.

Tr
Trigo

Ásia e Rússia

China com 17%, Índia com 14% e Rússia com 11% da produção mundial.

Ar
Arroz

Ásia monçônica

China com 27% e Índia com 25%, com consumo interno predominante.

Liderança mundial

Maiores produtores de trigo

Produtores mundiais de trigo, média de 2009 a 2013; sete origens somam mais de 75% da produção.
Produtores mundiais de trigo, média de 2009 a 2013; sete origens somam mais de 75% da produção.
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Volume pequeno, papel social grande

Sorgo e milheto no mundo

IndicadorSorgoMilheto
Produção mundialCerca de 57 milhões de tDezenas de milhões de t
Posição mundial5º cereal6º cereal, produção regionalizada
Maiores produtoresEstados Unidos e NigériaÍndia com 34% e Nigéria com 24%
Papel predominanteAlimento na África, ração no BrasilSubsistência na África, palhada no Brasil
A África Ocidental concentra cerca de 60% da produção mundial de milheto.
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.
O preço interno segue a proteína animal

Milho, destino do consumo interno

SegmentoParticipação
Avicultura de corte40%
Suinocultura25%
Indústria moageira15%
Bovinocultura9%
Avicultura de postura8%
Outros animais3%
Distribuição de referência do consumo interno brasileiro, base de 2008.
Produção nacional

Onde o milho é produzido

Principais estados produtores de milho no Brasil, primeira safra. Fonte: Conab (2010).
Principais estados produtores de milho no Brasil, primeira safra. Fonte: Conab (2010).
Fonte: 500 Perguntas, 500 Respostas (Embrapa)
Bloco F · Verão, inverno e o Cerrado

O calendário decide a espécie

“
A exigência térmica separa os cereais e define quando cada um é semeado.
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.

Cereais no calendário agrícola

Sucessão de verão e inverno

Exemplo de sucessão trigo/soja e milho/soja em glebas de uma mesma propriedade.
Exemplo de sucessão trigo/soja e milho/soja em glebas de uma mesma propriedade.
Fonte: Sistemas de Produção: Conceitos e Definições
Conceito

Vernalização

“
Exposição a baixas temperaturas por período determinado, condição necessária para que muitas cultivares de inverno floresçam.
Quadro comparativo, sequeiro no Cerrado

Os cinco cereais em Mato Grosso

IndicadorMilhetoSorgoMilho 2ª safraArrozTrigo
MetabolismoC4C4C4C3C3
Água (mm/ciclo)250-400350-500400-700450-700350-500
Ciclo (dias)75-9595-115100-125100-120110-130
Produtividade (kg/ha)1.500-2.5003.500-5.5005.500-7.5003.000-5.0002.400-4.000
AdaptaçãoMuito altaMuito altaAltaMédiaMédia
Arroz de terras altas e trigo de sequeiro acima de 800 m de altitude. Faixas do quadro comparativo da disciplina.
Para voltar ao texto

Fontes desta aula

ReferênciaO que sustenta
FAO e FAOSTAT (2023)Produção mundial e suprimento de energia alimentar
Embrapa · 500 PerguntasIdeótipo, produtores e beneficiamento por cereal
ConabProdução brasileira e distribuição por estado
Borlaug e a Revolução VerdeCultivares semi-anãs de trigo e arroz
Doebley · teosinte e milhoDomesticação e síndrome de domesticação
Zoneamento agrícola de MTCereais de verão e de inverno no Cerrado
Texto de apoio completo da Aula 01 no site da disciplina.
O caminho que percorremos

A síntese da aula em cinco passos

1
Cereal é gramínea que produz cariopse, com três critérios juntos
2
Nenhum berço comum: cinco espécies, continentes diferentes
3
Domesticar foi prender o grão à planta e perder a dispersão
4
Produzir muito não é alimentar muita gente diretamente
5
A exigência térmica separa verão de inverno e define a semeadura
?
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.
A resposta

De planta silvestre a lavoura

“
Por dois processos encadeados: a domesticação prendeu o grão à planta, aumentou o tamanho do grão e eliminou a dispersão autônoma, tornando o cereal dependente do ser humano; depois o melhoramento moderno reduziu o porte, permitiu doses altas de nitrogênio sem acamamento e explorou o vigor híbrido, elevando o rendimento por hectare e justificando a área que essas culturas ocupam hoje.
Encerramento
A origem de cada cereal está escrita na sua fisiologia e reaparece na decisão de campo.