SÉRIE ESPECIAL
Reportagens destacam a história, a produção científica e a contribuição da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz para o desenvolvimento do País
Fotos: Divisão de Comunicação / Esalq
O futuro começou no campo
Diante de um planeta mais quente e de uma população crescente, pesquisadores da Esalq recorrem a modelos climáticos, inteligência artificial, manejo do carbono e inovação para produzir mais sem ampliar na mesma proporção os impactos ambientais
O futuro da agricultura não será decidido apenas pela quantidade de chuva que cairá sobre uma lavoura, pela fertilidade do solo ou pela escolha da semente. Ele será desenhado também por modelos matemáticos, imagens de satélite, sensores instalados no campo, bancos de dados, algoritmos capazes de antecipar riscos e pesquisas que procuram compreender o movimento do carbono entre a atmosfera, as plantas e o solo.
Em um planeta mais quente, com eventos extremos mais frequentes e uma população que deve se aproximar de 10 bilhões de pessoas em meados deste século, a agricultura precisará cumprir uma equação difícil: ampliar a oferta de alimentos, fibras e energia sem aumentar na mesma proporção o consumo de água, o uso de insumos, as emissões de gases de efeito estufa e a pressão sobre os ecossistemas naturais.
É nesse território, situado entre a urgência climática e a necessidade de continuar produzindo, que a Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) da USP começa a construir parte de seus próximos 125 anos.
Se as duas primeiras reportagens desta série mostraram a instituição e a ciência que ela ajudou a espalhar pelo Brasil e pelo mundo, este terceiro capítulo volta os olhos para aquilo que ainda não aconteceu, mas já pode ser medido, simulado e, em alguma medida, preparado.
A agricultura do século 21 também exige uma mudança de perspectiva. Produção, clima, economia, tecnologia e saúde deixaram de ser temas isolados e passaram a fazer parte de um mesmo sistema. “Não podemos ter um modelo que sirva para o Brasil inteiro. Precisamos de diferentes sistemas produtivos adaptados aos diferentes biomas”, afirma a diretora da Esalq, professora Thais Maria Ferreira de Souza Vieira.
Não podemos ter um modelo que sirva para o Brasil inteiro. Precisamos de diferentes sistemas produtivos adaptados aos diferentes biomas”
Thais Maria Ferreira de Souza Vieira,
diretora da Esalq - Foto: Gerhard Waller / Esalq
Foto: Denise Guimarães / Esalq
Um planeta que já mudou
Para o professor Fábio Ricardo Marin, do Departamento de Engenharia de Biossistemas, as mudanças climáticas já deixaram o terreno das previsões abstratas. Seus sinais aparecem nas séries de temperatura, no comportamento das chuvas e no desempenho das culturas.
No Brasil, os dados indicam aumento consistente das temperaturas máximas e mínimas, com elevação mais acentuada das mínimas, além de um regime de chuvas mais sazonal. No Estado de São Paulo, principal região canavieira do País, a tendência é de outonos e invernos mais secos e de verões provavelmente mais úmidos. “Não é um cenário futuro abstrato. É uma tendência que nossos modelos já reproduzem a partir de dados observados”, afirma Marin.
O aumento da temperatura acelera o desenvolvimento das plantas e pode encurtar o ciclo das culturas. Com menos tempo para acumular biomassa, algumas perdem produtividade. Ao mesmo tempo, a intensificação da estação seca aumenta o estresse hídrico, sobretudo nas lavouras que permanecem no campo durante todo o ano.
Os impactos, porém, não serão uniformes. Culturas perenes, como pastagens, café, citros e cana-de-açúcar, tendem a enfrentar riscos maiores do que grãos colhidos antes do período mais seco. Soja e milho podem escapar da fase mais crítica depois da colheita; as pastagens permanecem expostas justamente nos meses de maior déficit hídrico. “Nas pastagens, nossos estudos mostram que as zonas de menor latitude passam a exigir renovação recorrente por falha de rebrota sob seca severa, com impacto econômico direto sobre o produtor”, explica.
A vulnerabilidade também varia entre as regiões. O Nordeste combina menor disponibilidade hídrica, solos com baixa capacidade de retenção de água e temperaturas mais elevadas. Nas simulações realizadas com milho, as áreas nordestinas concentram as maiores perdas e a maior variabilidade de produtividade. Esse diagnóstico não significa, entretanto, que o destino esteja definido.
Não é um cenário futuro abstrato. É uma tendência que nossos modelos já reproduzem a partir de dados observados"
Fábio Ricardo Marin, professor do do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Esalq - Foto: Divisão de Comunicação / Esalq
O mapa de vulnerabilidade não é um destino; é um guia de onde a adaptação precisa chegar primeiro"
Na Esalq, essas projeções são usadas para dimensionar riscos e para identificar quais culturas e regiões exigirão respostas mais rápidas, orientando pesquisas sobre manejo, melhoramento genético, irrigação e adaptação dos sistemas produtivos.
Foto: Divisão de Comunicação / Esalq
Nem colapso nem tranquilidade
Os resultados das pesquisas desenham um cenário complexo, marcado mais por compensações e escolhas do que por uma única direção. Nas simulações conduzidas pelo grupo de Marin, a soja pode registrar ganhos de produtividade porque responde ao aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera. Em algumas regiões, os resultados variaram de 1% a 32%, com o chamado efeito fertilizante do CO₂ compensando parte das perdas provocadas pelo calor e pelo déficit hídrico. O milho, por outro lado, tende a perder produtividade se continuar sendo cultivado com as mesmas características genéticas e o mesmo calendário. Mas ajustes no ciclo das cultivares podem reduzir parte dessas perdas.
A cana-de-açúcar também apresenta um quadro ambíguo. Em alguns cenários, os ganhos de produtividade vêm acompanhados pelo aumento das emissões de óxido nitroso, um dos principais gases de efeito estufa. Nas projeções citadas pelo pesquisador, essas emissões podem crescer entre 5% e 30%, com a intensidade por tonelada produzida chegando a ser 40% maior. “Os estudos mostram um quadro de trade-offs, não de colapso”, resume Marin.
Há, no entanto, uma margem significativa para aumentar a produção sem ampliar a área cultivada. Segundo os estudos mencionados pelo professor, os rendimentos reais de milho, soja e cana encontram-se, em média, cerca de 55% abaixo do potencial estimado.
O desafio não é apenas produzir mais, mas compreender quais escolhas produzem os melhores resultados para cada sistema produtivo"
Fábio Ricardo Marin, professor do do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Esalq
Fechar parte dessa lacuna poderá representar um dos maiores avanços da agricultura brasileira nas próximas décadas. “O desafio não é apenas produzir mais, mas compreender quais escolhas produzem os melhores resultados para cada sistema produtivo”, afirma Marin.
Foto: Divisão de Comunicação / Esalq
Transformar incerteza em solução
Parte desse esforço de antecipação vem sendo construída há décadas na Esalq. Segundo Marin, a Escola ajudou a desenvolver os métodos utilizados para estudar os impactos do clima sobre a agricultura tropical. Em seus grupos de pesquisa, modelos internacionais foram calibrados e adaptados às condições brasileiras, permitindo simular o comportamento de culturas como cana-de-açúcar, milho, soja e pastagens.
A instituição também contribuiu para consolidar o uso de zonas agroclimáticas homogêneas, metodologia que permite ampliar resultados obtidos em pontos específicos para diferentes regiões do País. O Atlas Brasileiro de Lacunas de Produtividade e parte da inteligência agroclimática nacional carregam essa marca.
É a partir dessa base científica que a pesquisa procura transformar cenários climáticos em decisões possíveis para o produtor. “O papel central da pesquisa é transformar incerteza climática em decisão agronômica”, afirma Marin.
Ao combinar modelos de circulação global com modelos que representam o desenvolvimento das culturas, pesquisadores conseguem testar antecipadamente diferentes estratégias: qual duração de ciclo pode compensar o aquecimento, que janela de plantio oferece menor risco, quanto de irrigação será necessário e onde seu uso é viável sem comprometer os recursos hídricos.
O papel central da pesquisa é transformar incerteza climática em decisão agronômica"
Nos estudos com milho, por exemplo, o ajuste de parâmetros genéticos para prolongar o ciclo da planta transformou perdas projetadas em ganhos na maioria das zonas climáticas analisadas. “A pesquisa entrega ao produtor não uma previsão, mas um conjunto de estratégias com risco quantificado”, explica.
Algumas dessas alternativas já estão disponíveis. Entre elas estão o plantio direto com cobertura do solo, cultivares mais tolerantes à seca, ajuste das datas de plantio, irrigação eficiente e manejo aprimorado de fertilizantes.
Na pecuária, o diferimento das pastagens e a ensilagem podem reduzir a sazonalidade da produção. Em uma das simulações conduzidas pelo grupo, a ensilagem de capim-mombaça chegou a reverter a queda projetada de produtividade.
O objetivo final permanece o mesmo: garantir que o conhecimento produzido nos laboratórios e centros de pesquisa se transforme em ferramentas capazes de orientar decisões no campo, especialmente nas regiões mais vulneráveis às mudanças climáticas.
Foto: Divisão de Comunicação / Esalq
A velocidade da mudança
Encurtar a distância entre conhecimento e aplicação tornou-se ainda mais urgente porque o ritmo das transformações climáticas não coincide com o tempo necessário para desenvolver e difundir novas soluções. “O que mais me preocupa é o descompasso entre a velocidade da mudança e a velocidade da adaptação. Cultivares levam anos para serem desenvolvidas; o clima está mudando dentro dessa mesma janela”, afirma Marin. Para o pesquisador, esse é um dos principais desafios da agricultura contemporânea.
Do lado da ciência, será necessário integrar modelos baseados em processos com inteligência artificial, ampliar a capacidade de previsão climática e desenvolver estratégias de melhoramento voltadas à resiliência. Do lado da aplicação, será preciso garantir que o conhecimento produzido chegue ao produtor em tempo hábil. “O desafio climático é, no fundo, um problema de antecipação, e antecipar com rigor é exatamente o que uma instituição científica madura sabe fazer”, afirma.
Há, contudo, limites importantes. Os modelos climáticos e agrícolas ainda podem suavizar eventos extremos, como secas severas e ondas de calor, e permanecem lacunas na compreensão dos efeitos combinados do calor, da escassez hídrica e da mudança na distribuição de pragas e doenças.
O desafio climático é, no fundo, um problema de antecipação, e antecipar com rigor é exatamente o que uma instituição científica madura sabe fazer"
Outro risco é que soluções desenvolvidas para responder a um problema acabem criando outros. Uma tecnologia pode aumentar a produtividade e, ao mesmo tempo, elevar as emissões de gases de efeito estufa se não vier acompanhada de manejo adequado.
Marin acrescenta ainda uma preocupação menos técnica, mas igualmente relevante: a disseminação de desinformação sobre as mudanças climáticas. “O efeito prático é perverso: cada ano de dúvida semeada é um ano a menos de adaptação.”
Quando produtores e tomadores de decisão são levados a acreditar que não há motivo para se preparar, perde-se justamente o período em que ajustes de cultivar, calendário e manejo poderiam reduzir impactos. “Esse atraso induzido é um risco tão concreto quanto a própria seca, porque desarma o setor justamente de sua melhor defesa, que é o conhecimento.”
Aos 125 anos, a Esalq continua fazendo aquilo que a acompanha desde sua fundação: produzir conhecimento em um mundo cada vez mais complexo. A diferença é que, agora, o tempo disponível para transformar ciência em ação parece menor do que nunca.
Foto: Denise Guimarães / Esalq
Algoritmos com os pés na terra
A agricultura digital já não se resume a máquinas guiadas por GPS. Ela envolve sensores que acompanham a umidade do solo, imagens aéreas capazes de identificar falhas em uma lavoura, modelos que estimam o desenvolvimento das plantas e algoritmos que combinam diferentes fontes de informação para orientar decisões.
Para Fábio Marin, uma das próximas fronteiras será a construção de modelos híbridos, capazes de unir o conhecimento acumulado sobre os processos físicos e biológicos à capacidade preditiva do aprendizado de máquina. “Espero ver modelos híbridos operando em tempo quase real, orientando o produtor safra a safra”, afirma.
Essas ferramentas não substituirão o conhecimento agronômico. Ao contrário, dependerão dele. Um algoritmo pode identificar padrões em grandes volumes de dados, mas precisa ser alimentado por informações de qualidade e interpretado à luz da fisiologia vegetal, do clima, do solo e do funcionamento dos sistemas de produção.
A expectativa é que a inteligência artificial contribua para projetar cultivares adaptadas às condições climáticas futuras, otimizar simultaneamente produtividade, uso da água e emissões, antecipar riscos e reduzir o intervalo entre uma descoberta científica e sua aplicação. Marin imagina cultivares “desenhadas para o clima que virá, e não para o que passou”, com ciclos, raízes e arquitetura foliar ajustados às novas condições térmicas e hídricas.
Em um cenário marcado pela aceleração das mudanças ambientais, a capacidade de antecipar tendências poderá se tornar tão importante quanto a própria capacidade de produzir.
Uma inteligência
genuinamente tropical
Parte dessa transformação foi construída ao longo de décadas. A Esalq participou da adaptação, para as condições brasileiras, de modelos utilizados internacionalmente e desenvolveu ferramentas capazes de representar o comportamento de culturas como cana-de-açúcar, milho, soja e pastagens.
A instituição também ajudou a consolidar o uso de zonas agroclimáticas homogêneas, permitindo ampliar simulações realizadas em pontos específicos para diferentes regiões do País. “A Esalq ajudou a construir o próprio método com que hoje se estuda o clima na agricultura tropical”, afirma Marin.
Segundo o pesquisador, iniciativas como o Atlas Brasileiro de Lacunas de Produtividade e parte significativa da inteligência agroclimática nacional carregam essa marca. Mais importante do que desenvolver modelos específicos, porém, foi consolidar uma forma de pensar a agricultura adaptada à realidade brasileira. “Isso pode parecer óbvio hoje, mas foi uma ruptura. Significou deixar de importar respostas prontas e passar a formular as perguntas certas para a nossa própria realidade.”
Para Marin, essa talvez seja uma das maiores contribuições da Escola para a agricultura brasileira: transformar a observação, a medição e a experimentação em instrumentos permanentes de tomada de decisão.
Um método não entrega apenas respostas. Ele cria a capacidade de continuar encontrando respostas, safra após safra e geração após geração.
O carbono como parte da resposta
Se os modelos climáticos permitem antecipar riscos, o carbono oferece uma chave para compreender a relação entre produção agrícola, solo, plantas, animais, água e atmosfera. Pesquisador da área de carbono do solo e mudanças climáticas, o professor Carlos Eduardo Pellegrino Cerri utiliza esse elemento para compreender as trocas que ocorrem nos sistemas produtivos. “O carbono está presente em nós, nos animais, nas plantas, no solo, na atmosfera e na água. Usamos esse elemento para compreender essas relações”, explica.
O desafio, porém, não consiste apenas em emitir menos. Parte do dióxido de carbono já acumulado na atmosfera também precisa ser removida. É nesse ponto que plantas e solos desempenham papéis complementares. Por meio da fotossíntese, as plantas retiram CO₂ da atmosfera e o convertem em biomassa. Depois da colheita, folhas, raízes e outros resíduos podem ser decompostos por fungos, bactérias e uma multidão de microrganismos, transferindo parte desse carbono para o solo.
Em condições adequadas, ele pode permanecer estabilizado por séculos ou até milhares de anos. “Não adianta somente reduzir as emissões. É preciso remover parte dos gases que já estão na atmosfera. É o que chamamos de sequestro de carbono”, explica Cerri.
Não adianta somente reduzir as emissões. É preciso remover parte dos gases que já estão na atmosfera"
Carlos Eduardo Pellegrino Cerri, professor e pesquisador da área de carbono do solo e mudanças climáticas da Esalq - Foto: Divisão de Comunicação / Esalq
O processo produz um ciclo virtuoso. A matéria orgânica melhora as propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, aumenta sua capacidade de armazenar água e nutrientes e cria melhores condições para o desenvolvimento das plantas. “Esse carbono melhora a saúde e a qualidade do solo. Um solo mais saudável dá condições para a planta se desenvolver, e a planta retorna material ao sistema”, afirma.
Foto: Divisão de Comunicação / Esalq
Produzir mais com menos
Segundo Cerri, a agricultura brasileira passou por sucessivas transformações e continuará mudando. O desafio atual não consiste apenas em ampliar a produção de alimentos. O campo também fornece fibras, celulose, etanol, biodiesel e matérias-primas presentes em diferentes dimensões da vida cotidiana. “O grande desafio é conciliar a produção desses bens com o menor impacto ambiental possível”, afirma.
Para resumir essa busca, o pesquisador recorre ao conceito de agricultura regenerativa, expressão que convive com termos como agricultura sustentável e conservacionista. “Para simplificar, seria produzir mais com menos: menos impacto, menos produtos químicos e menor uso de recursos naturais.”
Com base em projeções internacionais citadas por Cerri, a produção mundial de alimentos precisará crescer até 2050. Como alguns países tendem a reduzir sua participação, o Brasil deverá assumir uma parcela ainda maior desse aumento. “É um desafio gigantesco, porque já partimos de uma produção muito alta.”
A resposta deverá passar pelo aumento da eficiência dos sistemas produtivos, pela recuperação de áreas degradadas e pelo desenvolvimento de tecnologias capazes de ampliar a produtividade sem pressionar, na mesma proporção, os recursos naturais.
Não existe agricultura sem impacto. O objetivo, explica Cerri, é produzir mais benefícios para a sociedade com uma pressão proporcionalmente menor sobre o ambiente.
Foto: Divisão de Comunicação / Esalq
A inteligência artificial começa pela humana
O avanço tecnológico traz desafios que vão além do desenvolvimento de novas ferramentas. Ele também exige uma revisão da forma como a universidade ensina, aprende e produz conhecimento.
Para a diretora da Esalq, Thais Maria Ferreira de Souza Vieira, a discussão sobre inteligência artificial não pode se restringir ao uso de plataformas por estudantes. “Precisamos de um letramento para a inteligência artificial. É preciso saber o que está por trás, de onde vêm as informações e usar a inteligência humana de maneira melhor do que a artificial.”
A tecnologia poderá personalizar parte da aprendizagem, acelerar análises, simular cenários e ampliar o acesso ao conhecimento. Mas a experiência prática, uma das marcas históricas da Escola, continuará indispensável.
A agricultura não cabe apenas em uma tela. Ela exige contato com o solo, observação das plantas, compreensão dos animais, percepção do clima e convivência com as pessoas que produzem. É nesse encontro entre algoritmos e realidade que a universidade precisará formar seus futuros profissionais.
Precisamos de um letramento para a inteligência artificial. É preciso saber o que está por trás, de onde vêm as informações e usar a inteligência humana de maneira melhor do que a artificial"
Thais Maria Ferreira de Souza Vieira,
diretora da Esalq - Foto: Gerhard Waller / Esalq
As perguntas dos próximos 25 anos
O futuro projetado pelos pesquisadores não é feito de soluções simples nem de certezas absolutas. O efeito do dióxido de carbono pode beneficiar determinada cultura e, ao mesmo tempo, agravar o aquecimento do planeta. Uma tecnologia capaz de elevar a produtividade pode aumentar emissões se não vier acompanhada de manejo adequado. A irrigação pode reduzir perdas, mas ampliar conflitos pelo uso da água. Um algoritmo pode prever riscos, mas também reproduzir erros se trabalhar com dados incompletos.
O avanço científico dependerá, cada vez mais, da capacidade de compreender essas relações e de reconhecer que os desafios da agricultura contemporânea são, por natureza, interdependentes.
Em 1901, os primeiros estudantes da Esalq aprenderam a observar a terra, as plantas, os animais e as estações do ano. Em 2026, seus sucessores continuam fazendo o mesmo, agora acompanhados por satélites, sensores, modelos climáticos e inteligência artificial.
Para a professora Aline Cesar, presidente da Comissão de Pesquisa e Inovação, essa evolução não alterou a essência do trabalho científico. “A pesquisa básica e a aplicação prática caminham juntas. Nós começamos por entender os mecanismos fundamentais da natureza, como genes, microrganismos, plantas, animais e alimentos, e então transformamos esse conhecimento em soluções que podem ser utilizadas pela sociedade, pelo setor produtivo e pelos formuladores de políticas públicas.”
As ferramentas mudaram. A pergunta continua a mesma: como compreender melhor a natureza para produzir conhecimento capaz de melhorar a vida das pessoas. É nessa busca permanente que a ciência da Esalq continua construindo respostas para um mundo em transformação.
No próximo texto da série, que será publicado no dia 14 se agosto: A Esalq conecta a ciência aos desafios do século 21
