Intensificação sustentável da produção de milho no sul do Brasil | Sustainable intensification of maize production in southern Brazil

The sustainable intensification of agricultural production is a strategy for addressing the world's escalating demand for food without jeopardizing natural resources and ecosystem services. In Brazil, where maize plays a central role in food security, livestock feed, and income generation, reducing yield gaps through more efficient management practices represents an opportunity to increase production with less environmental impact. The objective of this thesis was to ascertain management practices that facilitate the sustainable intensification of corn production in southern Brazil. This was achieved by conducting a comprehensive analysis of yield gaps, environmental impact, and economic viability. The work was organized into two chapters. In Chapter 1, the maize fields were observed over a period of five harvests (2018 to 2022) in the states of Rio Grande do Sul and Santa Catarina. A multifaceted methodology employed the utilization of the Hybrid-Maize model, stochastic frontier analysis, and farmer surveys. The predominant causes of the observed yield gap were attributed to suboptimal resource utilization (39.1%) and efficiency (29.7%), followed by the technological yield gap accounting for 26.6% of the yield variance. The analysis revealed that the water limitation, after adjustments to the sowing date and genetics, accounted for 4.7% of the observed yield gap. The study revealed that the most significant sources of variation among the yield were the sowing date, the nitrogen and potassium rate, and the number of fungicide applications. Fertilization, particularly nitrogen, was identified as the primary source of carbon equivalent emissions (57%) and the main production cost (57%). In Chapter 2, an evaluation of maize fields in Santa Catarina was conducted to estimate sustainability indicators and identify the percentage of water-limited yield potential that maximizes these indicators. Yields between 55% and 74% of the waterlimited potential exhibited optimal sustainability indicators, characterized by enhanced yield and nutrient efficiency, reduced carbon emission intensity, and augmented economic return. The study's findings indicate that the sustainable intensification of maize production in southern Brazil is achievable through the implementation of specific management strategies that optimize the utilization of inputs and consider local conditions. The results of this study provide technical and scientific support to guide public policies, rural extension, and decision-making in the field, thereby promoting more productive, resilient, and environmentally responsible agricultural systems.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A intensificação sustentável é uma estratégia para atender à crescente demanda mundial por alimentos sem comprometer os recursos naturais e os serviços ecossistêmicos. No Brasil, onde o milho desempenha papel central na segurança alimentar, na alimentação animal e na geração de renda, reduzir as lacunas de produtividade por meio de práticas de manejo mais eficientes é uma oportunidade para aumentar a produção com menor impacto ambiental. O objetivo dessa tese foi identificar práticas de manejo que possibilitam intensificar de forma sustentável a produção de milho no Sul do Brasil. Para isso, foram avaliadas as lacunas de produtividade, o impacto ambiental e a viabilidade econômica. O trabalho foi estruturado em dois capítulos. No Capítulo 1, foram acompanhadas lavouras de milho em cinco safras (2018 a 2022) nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Utilizou-se uma abordagem integrada baseada em simulação com o modelo Hybrid-Maize, análise de fronteira estocástica e entrevistas com agricultores. As principais causas da lacuna foram associadas ao uso subótimo de recursos (39,1%) e à eficiência (29,7%), seguidas pela lacuna tecnológica (26,6%). A limitação hídrica, após o ajuste da época de semeadura e ciclo de desenvolvimento, representou 4,7% da lacuna de produtividade. Época de semeadura, quantidade de nitrogênio e potássio aplicado e número de aplicação de fungicidas explicaram grande parte da variabilidade da produtividade. A adubação, especialmente nitrogenada, foi identificada como a principal fonte de emissões de carbono equivalente (57%) e principal custo de produção (57%). No Capítulo 2, foram avaliadas lavouras de milho de Santa Catarina para estimar indicadores de sustentabilidade e identificar a porcentagem do potencial de produtividade limitado por água que maximiza esses indicadores. Lavouras com produtividade entre 55% e 74% do potencial limitado por água apresentaram os melhores indicadores de sustentabilidade, com maior produtividade e eficiência no uso de nutrientes, menor intensidade de emissão de carbono e maior retorno econômico. Conclui-se que a intensificação sustentável da produção de milho no Sul do Brasil é possível por meio de estratégias específicas de manejo que otimizem o uso de insumos e considerem as condições locais. Os resultados oferecem base técnica e científica para apoiar políticas públicas, extensão rural e tomada de decisão no campo, promovendo sistemas agrícolas mais produtivos, resilientes e ambientalmente responsáveis.