Dióxido de carbono elevado amplia produção, mas muda qualidade da soja

O aumento da concentração de dióxido de carbono pode compensar parte das perdas causadas por calor e seca na soja, mas altera a composição nutricional dos grãos. Estudo combinou ensaios controlados e modelagem preditiva para avaliar produção, carboidratos, lipídios, proteínas e aminoácidos em cenários associados às mudanças climáticas.

Os pesquisadores observaram aumento de até 142% na produção de grãos sob dióxido de carbono elevado. Em sentido oposto, a alta temperatura reduziu a produção em 91%. A seca reduziu a produção em 60%. O cenário chamado de “Triple Effect”, com dióxido de carbono elevado, alta temperatura e seca, indicou alta potencial de 50% na produção de grãos, além de aumento de 35% nos açúcares solúveis e de 175% nos aminoácidos. O mesmo cenário projetou queda de 20% no amido e de 6% na proteína.

Forma do estudo

O trabalho usou plantas de soja da cultivar MG/BR-46 Conquista, da Embrapa. O cultivo ocorreu em câmaras abertas, em São Paulo, entre setembro de 2018 e fevereiro de 2019. Os tratamentos compararam dióxido de carbono ambiente, com 400 ppm, e dióxido de carbono elevado, com 800 ppm. Um experimento adicionou temperatura 5 ºC acima do ambiente. Outro avaliou déficit hídrico após o florescimento, com suspensão da irrigação e depois fornecimento restrito de 100 mL de água a cada três dias até a maturidade fisiológica.

As plantas passaram por colheitas aos 60 e 125 dias após a emergência. Os pesquisadores usaram a biomassa seca aos 60 dias como indicador inicial. Depois, compararam esses dados com produção e composição dos grãos aos 125 dias. As análises envolveram açúcares solúveis, amido, aminoácidos, lipídios, carbono, nitrogênio e proteína.

Dióxido de carbono elevado

A resposta ao dióxido de carbono elevado manteve padrão positivo para produção de grãos nos dois experimentos. Na combinação com alta temperatura, o dióxido de carbono elevado atenuou o estresse térmico. O tratamento com temperatura elevada isolada levou a 0,63 g de grãos por planta. A combinação dióxido de carbono elevado mais temperatura alcançou 16,9 g por planta.

A seca também afetou a formação de grãos. O tratamento com déficit hídrico atingiu 2,78 g por planta. A combinação de dióxido de carbono elevado e seca chegou a 4,04 g por planta. Os cientistas apontam redução ainda relevante, mas menor do que sob seca sem dióxido de carbono elevado.

Qualidade dos grãos

A qualidade dos grãos mudou de forma distinta entre os tratamentos. O dióxido de carbono elevado favoreceu a assimilação de carbono e o armazenamento de carboidratos. A alta temperatura e a seca induziram ajustes metabólicos, com alterações em açúcares e aminoácidos. Essas mudanças têm implicações para a qualidade nutricional dos grãos.

No óleo, a alta temperatura elevou a participação dos ácidos palmítico, esteárico e oleico. Os aumentos chegaram a 14%, 7% e 28%, respectivamente. Os tratamentos com temperatura e com dióxido de carbono elevado mais temperatura reduziram os ácidos graxos poli-insaturados linoleico e linolênico. A seca reduziu a abundância relativa de palmítico, linoleico e linolênico, mas elevou o oleico.

Os aminoácidos responderam de forma expressiva aos estresses. A combinação dióxido de carbono elevado mais temperatura apresentou o maior nível, cinco vezes acima do tratamento ambiente. A temperatura isolada levou a aumento de quatro vezes. A seca elevou os aminoácidos em três vezes. A combinação dióxido de carbono elevado mais seca elevou em duas vezes. Apesar disso, nitrogênio total e proteína bruta não variaram de forma significativa entre tratamentos experimentais.

Modelagem no estudo

A modelagem teve papel central no estudo. Modelos lineares generalizados usaram a biomassa total aos 60 dias para prever produção e qualidade aos 125 dias. Os modelos mostraram boa aproximação entre valores observados e previstos. A produção sob dióxido de carbono elevado, por exemplo, teve valor observado de 16,9 g e valor previsto de 16,56 g.

A análise de caminhos indicou relação significativa entre biomassa aos 60 dias e produção de grãos aos 125 dias. O dióxido de carbono elevado e a combinação dióxido de carbono elevado mais temperatura tiveram efeitos positivos sobre a produção. Temperatura, seca e dióxido de carbono elevado mais seca tiveram efeitos negativos.

Para o “Triple Effect”, os pesquisadores usaram aprendizado de máquina. O XGBoost apresentou menor erro para estimar produção sob o cenário combinado. O modelo projetou 10,46 g de grãos, com RMSE de 0,04. O CatBoost projetou 10,51 g, com RMSE de 1,50. Para os demais atributos de qualidade, o XGBoost também superou o CatBoost.

Os cientistas destacam uma limitação importante: o “Triple Effect” não passou por validação experimental direta. A projeção resultou da integração de dados validados de estresses duplos, como dióxido de carbono elevado mais temperatura e dióxido de carbono elevado mais seca. O estudo também ocorreu em câmaras abertas e com uma cultivar específica. Por isso, os pesquisadores indicam necessidade de validação em condições de campo.

O estudo foi realizado por Janaina da Silva Fortirer, Adriana Grandis, Carmen Eusebia Palacios Jara, Débora Pagliuso, Leandro Francisco de Oliveira, Eveline Queiroz de Pinho Tavares, Lauana Pereira de Oliveira, Plínio B. Camargo, Eny Iochevet Segal Floh, Cibele M. Russo e Marcos S. Buckeridge.

Outras informações em doi.org/10.1016/j.foodres.2026.119004