Solo nu e cobertura viva.
https://peerj.com/articles/12848/
David R. Montgomery1, Anne Biklé 2, Ray Archuleta 3, Paul Brown 4, Jazmin Jordan 4
1 Departamento de Ciências da Terra e do Espaço, Universidade de Washington , Seattle, WA , Estados Unidos
2 Dig2Grow.com , Seattle, WA , EUA
3 Não afiliado , Seymour, MO , EUA
4 Brown's Ranch , Bismarck, ND , EUA
27 de janeiro de 2022
Resumo
Várias comparações independentes indicam que as práticas agrícolas regenerativas melhoram os perfis nutricionais das culturas e do gado. Medições de fazendas emparelhadas nos Estados Unidos indicam diferenças na saúde do solo e na densidade de nutrientes da cultura entre os campos trabalhados com práticas convencionais (fertilizadas sinteticamente e tratadas com herbicidas) ou regenerativas por 5 a 10 anos. Especificamente, fazendas regenerativas que combinavam plantio direto, culturas de cobertura e diversas rotações – um sistema conhecido como Agricultura de Conservação – produziram culturas com níveis mais altos de matéria orgânica no solo, pontuações de saúde do solo e níveis de certas vitaminas, minerais e fitoquímicos (nt.: ‘definidos como substâncias químicas vegetais de nutrientes bioativos em frutas, vegetais, grãos e outros alimentos vegetais que podem fornecer benefícios desejáveis à saúde além da nutrição básica para reduzir o risco de doenças crônicas importantes.' Segundo consta, 20% do que conseguimos aproveitar dos alimentos, vem da vida que acompanha as verduras por exemplo. Por isso a ‘limpeza' não deve ser tão ‘rígida' e de ‘asséptica' como no mundo urbano se recomenda – DESDE QUE O ALIMENTO SEJA ORGÂNICO E COMPRADO DIRETO DO AGRICULTOR ECOLOGISTA!). Além disso, as colheitas de duas fazendas de hortaliças regenerativas de plantio direto, uma na Califórnia e outra em Connecticut, tinham níveis mais altos de fitoquímicos do que os valores relatados anteriormente nos supermercados de Nova York. Além disso, uma comparação de trigo de campos regenerativos adjacentes e de plantio direto convencional no norte do Oregon encontrou uma maior densidade de micronutrientes minerais na cultura regenerativa. Por fim, uma comparação do perfil de ácidos graxos insaturados de carne bovina e suína criada em uma das fazendas regenerativas com uma marca regional de promoção da saúde e carne convencional de supermercados locais encontrou níveis mais altos de gorduras ômega-3 e uma relação mais benéfica à saúde de gorduras ômega-6 a ômega-3. Apesar dos pequenos tamanhos de amostra, todas as três comparações de culturas mostram diferenças nas concentrações de micronutrientes e fitoquímicos que sugerem que a saúde do solo é uma influência subestimada na densidade de nutrientes, particularmente para fitoquímicos não convencionalmente considerados nutrientes, mas ainda assim relevantes para a prevenção de doenças crônicas. Da mesma forma, as práticas de pastoreio regenerativo produziram carne com um perfil de ácidos graxos melhor do que as marcas convencionais e regionais de promoção da saúde. Juntas, essas comparações oferecem suporte preliminar para a conclusão de que as práticas agrícolas regenerativas de construção do solo podem melhorar o perfil nutricional de alimentos vegetais e animais cultivados convencionalmente.
[NOTA DO WEBSITE: um longo texto da pesquisa. Ler o ‘Resumo' já nos dá uma noção clara de quanto uma retomada de uma agricultura que represente uma ‘cultura no campo' como imprescindível até sob o aspecto de saúde pública em relação a toda a parafernália da agricultura industrial=agronegócio além de toda a contaminação com os venenos dos agrotóxicos e dos adubos solúveis.]
Introdução
Declínios relatados na densidade de nutrientes das culturas (Mayer, 1997; Davis, Epp & Riordan, 2004; White & Broadley,2005; Ekholm et al., 2007; Davis, 2009) são normalmente atribuídos a criadores de culturas que se concentraram quase exclusivamente no aumento rendimentos (Morris & Sands, 2006; Marles, 2017). No entanto, estudos demonstram que os regimes de fertilização e a vida do solo afetam a absorção de minerais pelas culturas (por exemplo, Lambert, Baker & Cole, 1979; Marschner & Dell, 1994; Miller, 2000; Jansa, Wiemken & Frossard, 2006; Ryan et al., 2008; White & Broadley, 2009; Zhang et al., 2012; Lehmann et al., 2014; Adak et al., 2016; Konecny et al., 2019) sugerem que as práticas agrícolas convencionais de cultivo intensivo, fertilização com nitrogênio e aplicações de agrotóxicos sintéticos podem ter contribuído para o declínio da densidade de nutrientes através da interrupção da simbiose das culturas com a vida do solo (Montgomery & Biklé, 2016, 2022). Embora várias avaliações anteriores tenham comparado diferenças na qualidade nutricional de alimentos cultivados com práticas de produção convencionais e orgânicas (Svec, Thoroughgood & Mok, 1976; Smith, 1993; Worthington, 2001; Brandt et al., 2011; Hunter et al., 2011; Smith-Spangler et al., 2012; Baranski et al., 2014), poucos consideraram diretamente a influência da saúde do solo – conforme refletido na matéria orgânica do solo e na vida do solo – na densidade de nutrientes (ver Hepperly, Omondi & Seidel (2018) para uma notável exceção).
Embora os defensores das práticas agrícolas que reconstroem a matéria orgânica do solo e a saúde do solo (que chamamos coletivamente de “regenerativas”) afirmem que tais práticas resultam em alimentos mais ricos em nutrientes, tais alegações permanecem pouco testadas. Aqui, comparamos o efeito da agricultura regenerativa na saúde do solo e na densidade de nutrientes das culturas de uma coorte de testes de fazendas emparelhadas nos Estados Unidos. Juntamente com evidências de vários outros estudos de fazendas e lotes emparelhados, esta comparação indica que práticas agrícolas regenerativas que empregam plantio direto, culturas de cobertura e diversas rotações de culturas melhoram a saúde do solo e a densidade de micronutrientes e fitoquímicos de várias culturas. Também comparamos o perfil de ácidos graxos da carne bovina e suína criada em uma das fazendas regenerativas com uma marca regional de promoção da saúde e a carne convencional comprada em uma mercearia local. Nossos resultados sugerem que as práticas agrícolas que afetam a matéria orgânica do solo e as comunidades microbianas são influências subestimadas na densidade de nutrientes das culturas, particularmente para micronutrientes e fitoquímicos relevantes para a saúde das plantas e prevenção de doenças crônicas em humanos. Esses resultados preliminares apontam para a saúde do solo como uma métrica mais pertinente para avaliar o impacto das práticas agrícolas na composição de nutrientes das culturas do que a distinção usual entre práticas orgânicas e convencionais. Nossos resultados sugerem que as práticas agrícolas que afetam a matéria orgânica do solo e as comunidades microbianas são influências subestimadas na densidade de nutrientes das culturas, particularmente para micronutrientes e fitoquímicos relevantes para a saúde das plantas e prevenção de doenças crônicas em humanos. Esses resultados preliminares apontam para a saúde do solo como uma métrica mais pertinente para avaliar o impacto das práticas agrícolas na composição de nutrientes das culturas do que a distinção usual entre práticas orgânicas e convencionais. Nossos resultados sugerem que as práticas agrícolas que afetam a matéria orgânica do solo e as comunidades microbianas são influências subestimadas na densidade de nutrientes das culturas, particularmente para micronutrientes e fitoquímicos relevantes para a saúde das plantas e prevenção de doenças crônicas em humanos. Esses resultados preliminares apontam para a saúde do solo como uma métrica mais pertinente para avaliar o impacto das práticas agrícolas na composição de nutrientes das culturas do que a distinção usual entre práticas orgânicas e convencionais. Montgomery & Biklé, 2021).
Fazendas pareadas
Métodos
Testamos a influência da saúde do solo, medida pelo conteúdo de matéria orgânica do solo e pontuações de saúde do solo (Haney et al., 2018), na densidade de nutrientes das culturas, medindo ambos em oito pares de fazendas regenerativas e convencionais nos Estados Unidos, na Carolina do Norte, Pensilvânia, Ohio, Iowa, Tennessee, Kansas, Dakota do Norte e Montana (Fig. 1). Cada fazenda regenerativa foi emparelhada com uma fazenda próxima de manejo convencional com o mesmo tipo de solo e plantada com um estande da mesma variedade de cultivo que seu vizinho convencional (ervilha, sorgo, milho ou soja). Além disso, comparamos medidas de saúde do solo e densidade de nutrientes na mesma variedade de repolho cultivada em uma fazenda de plantio direto de hortaliças regenerativa na Califórnia emparelhada com um campo no início de ser convertido para práticas orgânicas baseadas no preparo do solo e, portanto, com solo ainda representativo de uma fazenda convencional. Também medimos a saúde do solo em outra fazenda regenerativa em Connecticut e em uma fazenda convencional vizinha, mas não conseguimos garantir uma cultura de comparação da mesma cultivar. Fazendas regenerativas foram selecionadas de uma coorte de agricultores cujas práticas combinaram plantio direto, culturas de cobertura e diversas rotações (Montgomery, 2017) em um sistema conhecido como Agricultura de Conservação (Kassam, Friedrich & Derpsch, 2019). Na época de nossa pesquisa, esses agricultores regenerativos empregavam totalmente esses sistemas por 5 a 10 anos, enquanto alguns usavam métodos de plantio direto ou culturas de cobertura por mais tempo.
Embora a matéria orgânica do solo seja uma métrica comum de saúde do solo, ela não é responsável pela abundância e atividade microbiana, que é conhecida por afetar o ciclo de nutrientes. Portanto, além de medir a matéria orgânica do solo, em cada um dos campos amostrados nas fazendas emparelhadas, também usamos um teste (Haney et al., 2018) que combina carbono orgânico extraível com água e conteúdo de nitrogênio com uma medida da respiração microbiana (24- h liberação de CO 2 ) para avaliar a atividade microbiana, avaliar a quantidade de alimento prontamente disponível para os micróbios do solo e determinar uma pontuação geral de saúde do solo. Em cada conjunto de fazendas, coletamos uma amostra de solo superficial agregada das oito polegadas superiores coletadas em locais em cada campo em que as culturas testadas foram cultivadas. Amostras de solo foram então enviadas para Ward Laboratories (www.wardlab.com) para análises. Isso nos deu um total de dez comparações de métricas de saúde do solo (matéria orgânica do solo e pontuações do teste de Haney) e nove observações pareadas sobre a densidade de nutrientes da cultura.
Os níveis de matéria orgânica do solo foram medidos através da perda ao fogo. Para determinar as pontuações de saúde do solo, cada amostra de solo foi seca a 50 °C e moída para passar por uma peneira de 2 mm. Duas amostras de 4 g foram colocadas em frascos Erlenmeyer de 50 ml e uma amostra de 40 g foi colocada em um béquer de plástico de 50 ml. A amostra maior (40 g) foi umedecida por capilaridade com 20 ml de água desionizada e analisada após um teste de incubação de 24 horas a 24 °C usando um analisador infravermelho de gás para CO 2 -C. As duas amostras de 4 g foram extraídas respectivamente com 40 ml de água DI e 40 ml de extrato de ácido orgânico H3A, agitadas por 10 min, centrifugadas por 5 min e filtradas em papel de filtro Whatman 2 V. Os extratos foram analisados para NO 3 -N e NH 4-N em um analisador de injeção de fluxo Lachat 8.000, e o extrato de água foi analisado em um analisador Teledyne-Tekmar Torch C:N para C orgânico extraível com água e N total. As pontuações de saúde do solo de Haney (SHS) foram então calculadas como
(1) SHS= ( CO2 −− C/ 10 )×(WEOC _/ 100 ) × ( WEO N/ 10 )SHS=(CO2−−C/10)×(WEOC/100)×(WEON/10)
onde CO 2 C é a liberação de CO 2 −C em um dia (mg/kg solo), WEOC é C orgânico ativo (mg/kg solo) e WEON é o N orgânico ativo do solo (mg/kg solo) (Haney et al ., 2018).
Após a colheita, cada um dos agricultores regenerativos enviou uma amostra de sua safra colhida e da safra correspondente da fazenda de seu vizinho convencional para o Linus Pauling Institute na Oregon State University para medição de certas vitaminas (B, C, E e K), minerais (Al, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P e Zn) e fitoquímicos (fenóis totais, fitoesteróis totais e carotenóides totais). Isso nos deu nove comparações de culturas de fazendas regenerativas e convencionais emparelhadas (já que uma comparação de cultura da mesma cultivar não estava disponível para as fazendas de Connecticut).
As amostras de colheita foram enviadas imediatamente após a colheita em sacos isolados contendo blocos de gelo e foram processadas imediatamente ou armazenadas brevemente a -20 °C até serem processadas. Todas as amostras foram moídas em pó em um misturador de aço inoxidável contendo nitrogênio líquido para minimizar a degradação dos nutrientes. As amostras em pó foram então armazenadas a -80 °C até serem analisadas. Vitaminas, minerais e fitoquímicos foram analisados de acordo com métodos publicados (veja abaixo). As amostras foram mantidas frias durante a preparação da amostra, mantendo o recipiente da amostra imerso em nitrogênio líquido durante a etapa de pesagem. As vitaminas foram medidas por HPLC com detecção amperométrica para as vitaminas E (Podda et al., 1996) e C (Frei, England & Ames, 1989) e por espectrometria de massa para as vitaminas K (Farley et al., 2014) e B (Cellar et al., 2016). Os minerais foram analisados no laboratório Soil Health da Oregon State University pelo ICP OES após digestão por micro-ondas em ácido nítrico (da Silva et al., 2020). Os fitoquímicos foram medidos por espectrofotometria UV-Vis para compostos fenólicos totais (Durst & Weaver, 2013), fitoesteróis totais (Larissa et al., 2013) e carotenóides totais (Durst & Weaver, 2013).
Resultados da fazenda emparelhados
Em geral, o solo nas fazendas regenerativas tinha mais matéria orgânica do solo (Teste T bicaudal , p = 0,0087) e pontuações mais altas de saúde do solo (Teste T bicaudal , p = 0,000033) (Tabela 1). Especificamente, fazendas regenerativas tinham 3% a 12% de matéria orgânica do solo (média = 6,3%), enquanto aquelas em fazendas convencionais tinham 2% a 5% (média = 3,5%) (Fig. 2). As pontuações de saúde do solo para fazendas regenerativas variaram de 11 a 30 (média = 20). Os das fazendas convencionais variaram de 3 a 14 (média = 8). Em termos de pares de fazendas individuais, as fazendas regenerativas foram consistentemente maiores, com até 5 vezes mais matéria orgânica do solo (média = 2,0) e até 7 vezes mais pontuações de saúde do solo (média = 3,3) (Fig. 3). As duas fazendas de hortaliças de plantio direto tiveram as maiores proporções de matéria orgânica do solo (entre 2:1 e 3:1) e escores de saúde do solo. As oito fazendas convencionais e regenerativas pareadas tinham proporções de matéria orgânica do solo entre 1:1 e 2:1.
Tabela 1:Comparações de matéria orgânica e saúde do solo.
| Localização (corte) | SOM | haney | SOM | haney | Razão SOM | razão de Haney |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (R) | (R) | (C) | (C) | (R/C) | (R/C) | |
| Líbano, CT (-) | 11.1 | 23.9 | 3.3 | 3.3 | 3.4 | 7.3 |
| Lewisburg, PA (milho) | 3.3 | 23.3 | 3.3 | 5.8 | 1,0 | 4.0 |
| Hickory, NC (milho) | 7,0 | 18.2 | 5.2 | 3.4 | 1.3 | 5.4 |
| Manchester, TN (soja) | 6.3 | 23,5 | 3.2 | 6.2 | 2.0 | 3.8 |
| Shenandoah, IA (milho) | 5.7 | 12.8 | 4.6 | 7.2 | 1.2 | 1.8 |
| Waverly, KS (soja) | 5.4 | 14.5 | 3.7 | 13.3 | 1,5 | 1.1 |
| Holton, KS (sorgo) | 4.6 | 17.7 | 4.4 | 14.3 | 1.1 | 1.2 |
| Bismarck, ND (ervilhas) | 5,0 | 20.8 | 3.0 | 8.8 | 1.7 | 2.4 |
| Ekalaka, MT (ervilhas) | 3.3 | 11.4 | 1.8 | 6.3 | 1.8 | 1.8 |
| Sebastopol, CA (repolho) | 11.6 | 30.1 | 2.1 | 8.1 | 5.5 | 3.7 |
DOI: 10.7717/peerj.12848/tabela-1
Notas:
Métricas de saúde do solo para fazendas regenerativas (R) e convencionais (C).
MOS = % matéria orgânica do solo.
Haney = pontuação de saúde do solo do teste de solo de Haney.
Dado o tamanho mínimo da amostra e, portanto, a falta de poder estatístico para culturas individuais testadas, na discussão abaixo notamos apenas diferenças superiores a 10% nos valores medidos de vitaminas, minerais e fitoquímicos. Os resultados variaram substancialmente para nutrientes individuais e pares de fazendas, mas, em média, em todos os nove pares de fazendas, as culturas agrícolas regenerativas tinham 34% a mais de vitamina K (10% a mais para 57% a mais), 15% a mais de vitamina E (11% a menos a 70% a mais ), 14% mais vitamina B1 (17% menos a 2 vezes mais) e 17% mais vitamina B2 (17% menos a 3 vezes mais) (Tabela 2). As culturas das fazendas regenerativas também tinham 15% mais carotenóides totais (6% menos para 48% mais), 20% mais fenólicos totais (14% menos para mais que o dobro) e 22% mais fitoesteróis totais (25% menos a mais de 2 vezes mais). Além disso, as culturas cultivadas de forma regenerativa tinham 11% a mais de cálcio (1% a menos a 43% a mais), 16% a mais de fósforo (10% a menos a duas vezes mais) e 27% a mais de cobre (16% a menos a duas vezes mais). O repolho da fazenda regenerativa tinha 20%, 41% e 70% mais vitaminas C, K e E, respectivamente, bem como mais que o dobro de fenólicos e fitoesteróis e 48% mais carotenóides do que o repolho do campo convencional. Milho, soja e sorgo cultivados sob práticas regenerativas, respectivamente, tinham 17%, 22% e 23% a mais de zinco. Além disso, ervilhas e sorgo cultivados com práticas regenerativas apresentaram mais vitaminas, e a soja regenerativa e o sorgo tinham mais cobre. No entanto, na média de todas as culturas, as regenerativas também tinham menos vitamina B6 e manganês, e a soja regenerativa tinha menos vitamina C e várias vitaminas do complexo B (B1, B3 e B6). No geral, diferenças mais substanciais foram observadas em repolho, ervilha e sorgo do que em milho e soja. Os valores absolutos para cada cultura e emparelhamento de nutrientes são dados em Materiais Suplementares ( Arquivo S1 ).
Mesa 2:Comparações de densidade de nutrientes de culturas.
| Nutriente | Todas as culturas | Repolho | Ervilhas | Soja | Milho | Sorgo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitamina K | 1.34 | 1.41 | 1,57 | 1.10 | – | 1.38 |
| Vitamina E | 1.15 | 1,70 | 1.20 | 1.14 | 0,89 | 1.19 |
| Vitamina C | 1.03 | 1.20 | 1.81 | 0,53 | – | – |
| Vitamina B1 | 1.14 | 2,00 | 1.05 | 0,83 | 0,93 | 1,45 |
| Vitamina B2 | 1.17 | 1,00 | 1,00 | 0,83 | 0,93 | 3,00 |
| Vitamina B3 | 1.08 | 0,80 | 0,91 | 0,89 | 1.14 | 1.20 |
| Vitamina B5 | 1.04 | 0,67 | 0,88 | 0,97 | 1.19 | 1.13 |
| Vitamina B6 | 0,83 | – | 1.33 | 0,50 | 1,00 | infinito |
| Fenólicos Totais | 1.20 | 2.23 | 1.26 | 0,99 | 0,86 | 1,58 |
| Fitoesteróis Totais | 1.22 | 2.13 | 1,00 | 1.06 | 1.15 | 0,75 |
| Carotenóides Totais | 1.15 | 1,48 | 1,94 | – | 1.08 | 1.24 |
| al | 1.04 | 0,88 | 0,97 | 0,98 | 0,98 | 1.47 |
| Ca | 1.11 | 1.03 | 0,99 | 1.13 | 1.01 | 1.43 |
| Cu | 1.27 | – | 0,84 | 1.33 | – | 2,00 |
| Fé | 0,90 | 0,07 | 0,87 | 1.07 | 1.11 | 1.01 |
| k | 1.06 | 1.17 | 0,97 | 1.08 | 0,97 | 1.22 |
| mg | 1,00 | 1.06 | 0,82 | 1.06 | 1.02 | 1.10 |
| Mn | 0,76 | – | 0,80 | 0,61 | – | 0,96 |
| N / D | 1.15 | 0,48 | 13h30 | 1.47 | 1,73 | 1.25 |
| P | 1.16 | 2.03 | 1.19 | 1.07 | 0,90 | 1.29 |
| Zn | 0,99 | 0,79 | 0,74 | 1.22 | 1.17 | 1.23 |
DOI: 10.7717/peerj.12848/tabela-2
Observação:
Razão média de concentrações de nutrientes individuais para fazendas regenerativas e convencionais pareadas. Valores com mais de 10% de diferença aparecem em negrito (aumento) ou itálico (diminuição).
Fazendas de Hortaliças de Plantio Direto
Métodos
Além disso, comparamos a densidade de nutrientes do repolho da fazenda de plantio direto regenerativo da Califórnia com a mesma variedade de repolho cultivada em outro (segundo) campo na mesma fazenda próxima da comparação discutida acima, este um campo orgânico totalmente certificado sujeitas a lavoura mecânica frequente. Também medimos as métricas de saúde do solo neste campo orgânico certificado para comparar com os da fazenda regenerativa e o recém-convertido em campo orgânico ainda representativo das práticas convencionais. Além disso, medimos a densidade de nutrientes de cenouras e espinafres tanto na fazenda regenerativa da Califórnia quanto na fazenda regenerativa de vegetais de plantio direto em Connecticut. Ambas as fazendas regenerativas de hortaliças de plantio direto usaram semeadura manual ou transplantes manuais de mudas de hortaliças e não usaram herbicidas ou pesticidas.O'Hara (2020) . Também comparamos aspectos do perfil nutricional de repolho, cenoura e espinafre cultivados nessas fazendas de hortaliças regenerativas de plantio direto com valores do banco de dados nutricional do USDA [USDA SR28] e de análises publicadas anteriormente dessas mesmas culturas cultivadas convencionalmente e compradas de Nova supermercados de York (Chun et al., 2005).
Resultados do plantio direto
Na fazenda orgânica da Califórnia, o campo orgânico certificado tinha maior matéria orgânica do solo (2,9%) e pontuação no teste de Haney (9,2) do que o campo “convencional” apenas recentemente convertido para cultivo orgânico (o relatado na Tabela 1). Ainda assim, o solo na fazenda regenerativa da Califórnia tinha quase 4 vezes mais matéria orgânica do solo e uma pontuação de saúde do solo 3 vezes maior do que qualquer um desses dois campos na fazenda orgânica lavrada. Da mesma forma, a fazenda regenerativa de Connecticut tinha 3 vezes mais matéria orgânica e 7 vezes mais saúde do solo do que a fazenda convencional vizinha (Tabela 1).
O repolho cultivado na fazenda regenerativa da Califórnia tinha 46% a mais de vitamina K, 31% a mais de vitamina E e 33% a mais de vitamina B1, 60% a mais de vitamina B3 e 23% a mais de vitamina B5 do que o repolho do campo orgânico cultivado regularmente. O repolho regenerativo também tinha 41% a mais de cálcio, 22% a mais de potássio e menos de um terço do sódio, 35% a mais de carotenóides e 74% a mais de fitoesteróis. Valores absolutos são relatados em materiais suplementares (Arquivo S1).
Em relação aos valores de referência padrão no banco de dados de nutrientes do USDA (USDA SR28, No. 11749, repolho, comum (tipos dinamarquês, doméstico e pontiagudo), recém-colhido, cru), o repolho regenerativo tinha 50% mais zinco e magnésio e apenas um quinto do sódio que se esperaria encontrar em um repolho cultivado convencionalmente. Embora o banco de dados do USDA (ainda) não inclua fenólicos, um estudo de 2005 publicado no Journal of the Science of Food and Agriculture relatou o conteúdo total de fenólicos para frutas e vegetais comprados em supermercados de Nova York, incluindo valores para repolho, espinafre e cenoura (Chun e outros, 2005). O repolho regenerativo que provamos tinha quase duas vezes e meia mais. Além disso, o espinafre das fazendas regenerativas de Connecticut e Califórnia tinha cerca de 4 vezes o total de fenólicos, e as cenouras dessas fazendas tinham 60% a 70% mais fenólicos totais do que os valores relatados de amostras obtidas em supermercados de Nova York (Chun et al., 2005).
Testes de Trigo
Métodos de comparação de trigo
Uma comparação adicional examinou o efeito das práticas regenerativas na densidade mineral do trigo de dois campos adjacentes de plantio direto no norte do Oregon que passaram por diferentes tratamentos de controle de ervas daninhas e rotação de culturas. Em um campo, o agricultor seguiu a rotação convencional de trigo de pousio-inverno da região com aplicações regulares de herbicida (glifosato). Em contraste, o campo regenerativo foi plantado em um coquetel diversificado de culturas de cobertura entre as culturas de cevada de primavera e trigo de inverno.
Por dois anos consecutivos, o agricultor plantou ambos os campos de plantio direto com a mesma variedade de trigo, fertilizada com composto ou uma “mistura inicial” de fertilizantes químicos. Para testar as diferenças nos níveis de minerais nas duas safras, pedimos ao agricultor que nos enviasse amostras da safra de trigo do segundo ano de ambos os campos. Nós moemos os grãos de trigo de cada campo em um liquidificador pesado completamente limpo com água deionizada entre as preparações das amostras. Três réplicas digeridas com ácido de cada amostra foram então analisadas em um espectrômetro de massa no Trace Element Laboratory da University of Washington's College of the Environment para determinar as concentrações elementares de B, Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Mo e Cd.
Resultados da comparação do trigo
O agricultor relatou que ambos os campos produziram uma colheita de 5 toneladas métricas por ha (75 alqueires por acre) e, portanto, as culturas de cobertura trabalharam para suprimir ervas daninhas sem reduzir a colheita. As amostras de trigo cultivadas em cobertura tiveram maior densidade mineral, com quantidades significativamente maiores ( p < 0,05) de boro (41%), magnésio (29%), cálcio (48%), zinco (56%) e molibdênio (4 vezes mais ) e com menor significância estatística ( p < 0,10) mais potássio (26%) e manganês (35%) e apenas dois terços de níquel (Tabela 3). Ao todo, mais micronutrientes minerais estavam entrando no trigo colhido do plantio direto, sem herbicida e coberto.
Tabela 3:Comparações de densidade mineral de trigo.
| Elemento | CC média (ppm) | ±Sd | NC média (ppm) | ±Sd | CC/NC | valor p |
|---|---|---|---|---|---|---|
| B | 0,90 | 0,03 | 0,64 | 0,10 | 1.41 | 0,017 |
| N / D | 13.12 | 0,69 | 13h20 | 3.13 | 0,99 | 0,064 |
| mg | 1439 | 54 | 1112 | 181 | 1.29 | 0,040 |
| k | 7219 | 197 | 5750 | 1002 | 1.26 | 0,067 |
| Ca | 32,50 | 2.26 | 21.92 | 3.91 | 1,48 | 0,051 |
| Mn | 50,96 | 3,84 | 37,66 | 9.57 | 1.35 | 0,089 |
| Fé | 40,78 | 1.19 | 34.10 | 5.92 | 1.20 | 0,128 |
| Ni | 0,20 | 0,01 | 0,30 | 0,06 | 0,67 | 0,055 |
| Cu | 2.56 | 0,16 | 2.17 | 0,40 | 1.18 | 0,202 |
| Zn | 18,99 | 0,59 | 12.21 | 3.10 | 1,56 | 0,021 |
| mo | 0,220 | 0,060 | 0,053 | 0,010 | 4.15 | 0,011 |
| Cd | 0,220 | 0,000 | 0,023 | 0,010 | 0,87 | 0,373 |
DOI: 10.7717/peerj.12848/tabela-3
Notas:
Densidade mineral de trigo de parcelas de cultivo de cobertura (CC) e químico/alqueive (NC).
Os desvios padrão são para três réplicas de cada amostra.
Para razões CC/NC, negrito indica significativo em p = 0,05 e itálico indica significativo em p = 0,10 ( testes T de duas caudas ).
Perfis de ácidos graxos
Métodos de teste de ácidos graxos
Estudos anteriores mostraram que a dieta de vacas afeta o perfil de ácidos graxos de sua carne (Wood & Enser, 1997 ; Razminowicz, Kreuzer & Scheeder, 2006 ; Scollan et al., 2006 ; Lorenzen et al., 2007 ; De la Fuente et al., 2006 ; al., 2009 ; Daley et al., 2010 ; French et al., 2000 ; Duckett et al., 2013), particularmente a quantidade de ácido linoléico conjugado (CLA), bem como as quantidades de gorduras ômega-3 e ômega-6. Comparamos a quantidade desses ácidos graxos na carne bovina e suína criada em uma das fazendas regenerativas em nossa comparação de fazendas emparelhadas (Bismarck, ND) com os perfis de ácidos graxos dos mesmos cortes (lombo desossado e costeletas de porco) de carne convencional e carne comercializada como uma alternativa mais saudável adquirida em um supermercado local.
As amostras foram enviadas para o laboratório de testes do Departamento de Ciência Animal da Universidade Estadual de Iowa, onde as amostras foram preparadas para análise de ácidos graxos aparando a gordura externa para preparar 2 g de tecido muscular que foi triturado e homogeneizado antes da análise para o conteúdo total de ômega 3 e 6 como bem o ácido alfa-linolênico ômega-3 essencial (ALA), as gorduras ômega-3 de cadeia longa ácido eicosapentaenóico (EPA), ácido docosapentaenóico (DPA), ácido docosahexaenóico (DHA) e CLA (para carne bovina). Os lipídios foram extraídos de cada amostra seguindo Folch, Lees & Stanley (1957) e o lipídio extraído foi então esterificado usando o método cloreto de acetil/metanol e processado seguindo os métodos descritos por Pogge, Lonergan & Hansen (2014). Os perfis de ácidos graxos foram então analisados por cromatografia gasosa seguindo os métodos descritos por Richter, Drewnoski & Hansen (2012) .
Amostras de cada tipo de carne representam três estilos diferentes de criação de animais, conforme descrito abaixo. A carne regenerativa foi 100% alimentada com capim e terminada com capim, criada e pastada em pradaria nativa restaurada e em forragens de cobertura cultivadas regenerativamente e fardos pastados durante o inverno (Brown, 2018). As vacas da comparação regional de marcas promotoras de saúde também foram alimentadas com capim e terminadas, mas não em terras gerenciadas de forma regenerativa. A carne convencional foi terminada em confinamento com uma dieta padrão da indústria de milho e farelo de soja, silagem e outros grãos cultivados em fazendas convencionais. A carne de porco regenerativa foi criada em pastagem após o desmame e também ofereceu uma mistura de grãos moídos regenerativos, normalmente aveia, ervilha, cevada e linho. A marca regional de promoção da saúde (orgânica) cria porcos em grandes celeiros com acesso ao ar livre com uma dieta de milho não transgênico e farelo de soja. A carne de porco convencional veio de uma marca que cria porcos em confinamento por toda a vida com uma dieta de milho e soja OGM cultivados convencionalmente.
Resultados do teste de ácidos graxos
A carne da fazenda regenerativa tinha 3 vezes mais gorduras ômega-3 e mais de 6 vezes mais do ômega-3 essencial, ácido alfa linolênico (ALA), do que a carne convencional (Tabela 4). A carne bovina regenerativa também tinha mais da metade a quase três quartos a mais do trio de ômega-3 de cadeia longa (EPA, DPA e DHA), bem como dois terços das gorduras ômega-6, tornando-se um ômega -6 para ômega-3 um quinto maior que a carne bovina convencional (1,3:1 vs 6,2:1). Os valores da marca regional de carne a pasto foram intermediários. A carne de porco da fazenda regenerativa tinha mais de 9 vezes mais ômega-3 e 3 vezes mais ômega-6, resultando em uma proporção de ômega-6 para ômega-3 um terço maior do que a carne de porco convencional (Tabela 5). A carne de porco regenerativa tinha mais de 11 vezes mais ALA, quase 2 vezes mais EPA, 3 vezes mais DPA e mais de 4 vezes mais DHA do que a carne de porco convencional.
Tabela 4:Comparação de ácidos graxos da carne.
| ácido graxo | Regenerar. | Regional | Conv. | Razão |
|---|---|---|---|---|
| (g/100g) | (g/100g) | (g/100g) | (Regen/Conv) | |
| Linoleico Conjugado (CLA) | 0,0208 | 0,0142 | 0,0067 | 3.1 |
| Alfa linolênico (ALA) | 0,0622 | 0,0369 | 0,0099 | 6.3 |
| Eicosapentaenóico (EPA) | 0,0120 | 0,0112 | 0,0078 | 1,5 |
| Docosapentaenóico (DPA) | 0,0262 | 0,0184 | 0,0166 | 1.6 |
| Docosahexaenóico (DHA) | 0,0026 | 0,0014 | 0,0015 | 1.7 |
| ômega-3 total | 0,1056 | 0,0693 | 0,0358 | 2.9 |
| Total de ômega-6 | 0,1416 | 0,1508 | 0,2216 | 0,6 |
| Ômega-6/Ômega-3 | 1.3140 | 2.1777 | 6.1933 | 0,2 |
DOI: 10.7717/peerj.12848/tabela-4
Notas:
Regen = regenerativo (100% alimentado com capim), Regional = marca regional de promoção da saúde (ao ar livre, não transgênico), Conv. = convencional (confinado, alimentado com grãos).
Os valores são por 100 g de carne homogeneizada.
Tabela 5:Comparação de ácidos graxos de porco.
| ácido graxo | Regenerar. | Regional | Conv. | Razão |
|---|---|---|---|---|
| (g/100g) | (g/100g) | (g/100g) | (Regen/Conv) | |
| Convencional | ||||
| Alfa linolênico (ALA) | 0,1537 | 0,0717 | 0,0136 | 11.3 |
| Eicosapentaenóico (EPA) | 0,0021 | 0,0015 | 0,0011 | 1.9 |
| Docosapentaenóico (DPA) | 0,0197 | 0,0126 | 0,0062 | 3.2 |
| Docosahexaenóico (DHA) | 0,0054 | 0,0021 | 0,0012 | 4.5 |
| ômega-3 total | 0,2131 | 0,0982 | 0,0229 | 9.3 |
| Total de ômega-6 | 1.6964 | 1.0804 | 0,5605 | 3.0 |
| Ômega-6/Ômega-3 | 7.9610 | 11.0060 | 24.4306 | 0,3 |
DOI: 10.7717/peerj.12848/tabela-5
Notas:
Regen = regenerativo, Regional = marca regional de promoção da saúde (ao ar livre, não transgênico), Conv. = convencional (confinado, alimentado com grãos).
Os valores são por 100 g de carne homogeneizada.
Discussão
As diferenças descritas acima podem ser consideradas como representando uma faixa superior para o que pode ser rapidamente alcançado por meio de práticas de construção do solo, pois os agricultores regenerativos foram selecionados com base em seu sucesso no desenvolvimento e aplicação de tais métodos. No entanto, o teor consistentemente maior de micronutrientes de alimentos cultivados de forma regenerativa aponta para o potencial de práticas agrícolas de construção do solo para melhorar o perfil nutricional de culturas e gado.
Solo
Como cada uma das fazendas regenerativas foi cultivada de forma convencional e tinha um teor de matéria orgânica no solo semelhante à sua fazenda convencional emparelhada antes da conversão para práticas regenerativas, nossas análises mostram que tais práticas podem aumentar a matéria orgânica do solo e melhorar a saúde do solo depois de menos de uma década de uso completo. adotando práticas regenerativas baseadas em métodos de Agricultura de Conservação combinando plantio direto, culturas de cobertura e diversas rotações. Além disso, a matéria orgânica do solo aproximadamente dobrada medida em média para as fazendas regenerativas é grande o suficiente para contribuir substancialmente para reverter o declínio histórico de cerca de 50% na matéria orgânica do solo relatado anteriormente como típico das terras agrícolas americanas em geral (Baumhardt, Stewart & Sainju, 2015). Além disso, as pontuações de saúde do solo consistentemente mais altas em fazendas regenerativas indicam o potencial para maior ciclagem de nutrientes em comparação com campos manejados convencionalmente.
Os solos das duas pequenas fazendas de hortaliças de plantio direto tinham entre 2 e 3 vezes mais matéria orgânica do solo do que as fazendas convencionais, enquanto as maiores fazendas de cultivo de plantio direto na comparação nacional tinham entre 1 e 2 vezes mais matéria orgânica do solo (Fig. 3). Essa diferença sugere o potencial para aumentar mais rapidamente a matéria orgânica do solo em fazendas de hortaliças de pequena escala do que em fazendas maiores e mais voltadas para grãos. Além disso, o alto teor de matéria orgânica do solo das pequenas fazendas de hortaliças de plantio direto sugere o potencial para aumentar os níveis acima da faixa típica de solos nativos.
No entanto, uma revisão de estudos anteriores de 2014 (Powlson et al., 2014) concluiu que, apesar das práticas de plantio direto tenderem a aumentar a matéria orgânica do solo nos horizontes superficiais do solo, compensar as perdas mais profundas no perfil do solo limita o aumento líquido. Esse estudo, no entanto, analisou apenas o plantio direto, que por si só tem potencial limitado para aumentar a matéria orgânica do solo. Notavelmente, ao longo das duas décadas de 1993 a 2013, a combinação de todas as três práticas (plantio direto, culturas de cobertura e diversas rotações) na fazenda regenerativa de Dakota do Norte aumentou a profundidade do solo superficial (horizonte A) de 8 cm para 36 cm (Brown, 2018). Portanto, uma avaliação mais aprofundada do aumento líquido na matéria orgânica do solo integrada ao longo do perfil completo do solo em fazendas regenerativas é necessária para avaliar o potencial de diferentes sistemas de agricultura regenerativa para construir e reter matéria orgânica do solo.
Plantações
Embora nossos tamanhos de amostra sejam pequenos, todas as três linhas de investigação discutidas acima (fazendas emparelhadas, comparações de vegetais de plantio direto e testes de campo de trigo) descobrem que, em relação à agricultura convencional, as práticas regenerativas produzem colheitas com níveis mais altos de fitoquímicos essenciais, vitaminas e /ou minerais relevantes para a saúde humana. Apesar da variabilidade substancial entre culturas e combinações específicas de fazendas, nossa comparação de trigo revelou que grãos cultivados convencionalmente tinham mais Cd, Ni e Na, elementos prejudiciais à saúde humana, enquanto grãos cultivados regenerativamente tinham mais micronutrientes benéficos para a saúde humana. No geral, nossos resultados são consistentes com os relatados por Hepperly, Omondi & Seidel (2018)para o efeito da construção de matéria orgânica do solo no conteúdo mineral das culturas. Parece que um solo mais saudável com mais matéria orgânica do solo e a vida que ele sustenta pode aumentar a densidade de nutrientes das culturas, aumentando os níveis de micronutrientes e fitoquímicos por meio, suspeitamos, influenciando o ciclo de nutrientes, bem como a sinalização bioquímica envolvida na produção de fitoquímicos. Esses resultados são paralelos aos obtidos com a biofortificação da densidade mineral por meio do uso de fertilizantes com micronutrientes e inoculação bacteriana promotora do crescimento, defendida como formas de ajudar a lidar com as deficiências de micronutrientes minerais na dieta humana (Rana et al., 2012 ; Bouis & Saltzman, 2017 ; de Valença e outros, 2017).
Nossos resultados para o trigo, em particular, demonstram o potencial para aumentos rápidos na densidade de micronutrientes minerais comparáveis em magnitude aos declínios históricos de nutrientes relatados (por exemplo , Davis, Epp & Riordan, 2004 ; Garvin, Welch & Finley, 2006 ; Fan et al., 2008 ; Murphy, Reeves & Jones, 2008 ; Davis, 2009). Como a própria composição mineral do solo não poderia mudar tanto ao longo de dois anos sem os insumos químicos correspondentes, as mudanças observadas na absorção de minerais pelo trigo cultivado de cobertura indicam que algo mais estava acontecendo. O que poderia mudar tão rápido? Biologia do solo e sua influência na absorção de micronutrientes (Montgomery & Biklé, 2016).
Considerando todos juntos, nossas análises preliminares mostram que os métodos de agricultura regenerativa afetam tanto a matéria orgânica do solo quanto a densidade de nutrientes. Notavelmente, a matéria orgânica do solo aproximadamente dobrada medida em média para as fazendas regenerativas é o inverso do declínio típico relatado para terras cultivadas na América do Norte (Baumhardt, Stewart & Sainju, 2015).
Ácidos graxos
Aspectos-chave do perfil de ácidos graxos da carne de pastejo regenerativo foram substancialmente melhores do que para exemplos alimentados com capim ou criados convencionalmente. Embora um grande corpo de pesquisa tenha mostrado que uma dieta alimentada com capim versus grãos afeta a composição de ácidos graxos da carne (Wood & Enser, 1997 ; Razminowicz, Kreuzer & Scheeder, 2006 ; Scollan et al., 2006 ; Lorenzen et al., 2007 ; De la Fuente et al., 2009 ; Daley et al., 2010 ; French et al., 2000 ; Duckett et al., 2013), a observação de que a carne criada regenerativamente em nossa comparação também tinha níveis mais altos de ômega-3 do que a outra comparação alimentada com capim e criada ao ar livre sugere que a maior saúde do solo na fazenda regenerativa melhorou ainda mais o perfil de ácidos graxos sobre o que ser esperado da distinção entre animais alimentados com capim e alimentados com grãos .
Vários estudos atribuíram benefícios à saúde a um maior consumo de CLA e ômega-3. A ingestão dietética de CLA tem sido associada a suprimir a inflamação e reduzir o risco de várias doenças crônicas (Viladomiu, Hontecillas & Bassaganya-Riera, 2016 ; den Hartigh, 2019). E enquanto os seres humanos evoluíram com dietas com quantidades aproximadamente iguais de gorduras ômega-6 e ômega-3 (Simopoulos, 2006), um corpo substancial de evidências implica uma alta proporção de ômega-6 para ômega-3 (como a de 10:1 para 20:1 proporção típica de uma dieta ocidental moderna) como contribuindo para a inflamação subjacente à obesidade e doenças crônicas, como doença cardiovascular e do intestino irritável, artrite reumatóide e doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer (Patterson et al., 2012). O aumento do consumo dietético de ômega-3 (ou suplementação) também demonstrou ou propôs reduzir os efeitos ou o risco da doença de Crohn (Belluzzi, 1996 ; Calder, 2008), artrite (James & Cleland, 1997 ; Curtis et al., 2000 ; Adam et al., 2003 ; Calder, 2017), asma (Brigham et al., 2019), diabetes (Raheja et al., 1993), câncer de mama (Grammatikos et al., 1994; Maillard et al., 2002; Abdelmagid et al., 2016) e obesidade (Buckley & Howe, 2009; Simopoulos, 2016).
Conclusões
Os mecanismos e as relações pelas quais as práticas agrícolas regenerativas influenciam a densidade de nutrientes dos alimentos e, portanto, potencialmente a saúde humana, merecem maior atenção tanto de agrônomos de nutricionistas. Em relação à agricultura convencional, as práticas regenerativas baseadas na Agricultura de Conservação produziram culturas com níveis mais altos de fitoquímicos, vitaminas e minerais, embora quais e quanto variaram entre os pares de fazendas. Mais notavelmente, a saúde do solo parece influenciar os níveis fitoquímicos nas culturas, indicando que os sistemas agrícolas regenerativos podem aumentar os níveis dietéticos de compostos conhecidos por reduzir o risco de várias doenças crônicas (por exemplo, Weisberger, 1991; Alloway, 2009; Kang et al., 2011); Wang et al., 2011, 2014; Del Rio et al., 2013; Zanotti et al., 2015). Dada a complexidade da ecologia do solo, do microbioma humano e de outros fatores importantes, será um desafio vincular com mais rigor a saúde do solo e a saúde humana. Ainda assim, nossas comparações preliminares sugerem o potencial para práticas agrícolas regenerativas que constroem a saúde do solo para melhorar o perfil nutricional de culturas e gado e, assim, influenciar a saúde humana e o risco de doenças crônicas.
Informação complementar
Dados de colheita de comparações de fazendas emparelhadas.
CAB = repolho CAR = cenoura PEA = ervilha SOY = soja SPI = espinafre COR = milho RGN = Amostra de fazenda regenerativa ALT = Amostra de fazenda convencional
DOI: 10.7717/peerj.12848/supp-1
Comparação da densidade mineral do trigo.
DOI: 10.7717/peerj.12848/supp-2
Informações Adicionais e Declarações
Interesses competitivos
Anne Biklé é a principal autora do Dig2Grow.com. Paul Brown e Jazmin Jordan trabalham no Brown's Ranch, uma fazenda regenerativa amostrada no estudo.
Contribuições do autor
David Montgomery concebeu e projetou os experimentos, analisou os dados, preparou figuras e/ou tabelas, escreveu ou revisou rascunhos do artigo e aprovou o rascunho final.
Anne Biklé concebeu e projetou os experimentos, redigiu ou revisou rascunhos do artigo e aprovou o rascunho final.
Ray Archuleta realizou os experimentos, redigiu ou revisou rascunhos do artigo e aprovou o rascunho final.
Paul Brown realizou os experimentos, redigiu ou revisou rascunhos do artigo e aprovou o rascunho final.
Jazmin Jordan realizou os experimentos, redigiu ou revisou rascunhos do artigo e aprovou o rascunho final.
Permissões de estudo de campo
As seguintes informações foram fornecidas em relação às aprovações de estudos de campo (ou seja , órgão aprovador e quaisquer números de referência):
Minha instituição não exige licenças para estudos de campo. Nenhuma permissão foi necessária para coletar amostras de solo das fazendas.
Disponibilidade de dados
As seguintes informações foram fornecidas sobre a disponibilidade de dados:
Os dados das Figs. 2 e 3 estão disponíveis na Tabela 1. Os dados brutos das Tabelas 2 e 3 estão disponíveis nos Arquivos Suplementares. O restante dos dados está disponível nas Tabelas 4 e 5.
Financiamento
O teste de densidade de nutrientes foi apoiado pela Dillon Family Foundation. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.
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Tradução livre, parcial, de Luiz Jacques Saldanha, dezembro de 2022.