Growing hops in Portugal: A strategy for sustainability

• Autores: Sandra Cristina Pereira Afonso
• Directores de la Tesis: Manuel Angelo Rosa Rodrigues (dir. tes.), Margarida María Pereira Arrobas Rodrigues (codir. tes.), Mário Manuel de Miranda Furtado Campos Cunha (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidade do Porto ( Portugal ) en 2022
• Idioma: portugués
• Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Miguel Soares Ribeiro da Cunha (presid.), Javier José Cancela Barrio (voc.), Eugénia Nunes (voc.), Manuel Angelo Rosa Rodrigues (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen

  • O lúpulo comum (Humulus lupulus L.) é uma planta trepadeira, dioica, perene, com cinco variedades taxonómicas selvagens reconhecidas, incluindo uma nativa da Europa. A variedade selvagem europeia é a principal ancestral das plantas cultivadas, embora outras contribuições parentais também sejam reconhecidas. As plantas femininas são as únicas cultivadas para a obtenção de inflorescências, denominadas ‘cones’. Os cones são a parte comercial mais relevante da planta, destinada principalmente à indústria cervejeira.

    Em Portugal, o lúpulo cresce de forma espontânea ao longo das margens dos rios, em particular no norte do país, o que evidencia boas condições ecológicas para a produção de lúpulo. No passado recente, o lúpulo foi uma das principais culturas do Norte de Portugal, com um contributo significativo para a economia nacional. Vários fatores contribuíram para o declínio desta cultura desafiante, que nunca recebeu atenção relevante da comunidade científica nacional. Atualmente, a capacidade produtiva instalada representa menos de 10% da procura nacional da indústria cervejeira e está localizada no Nordeste de Portugal. Um restrito número de agricultores cultiva aproximadamente um total de 13 ha de lúpulo. Os dois produtores principais estão instalados em Pinela (Bragança) e em Vinhas (Macedo de Cavaleiros). Ambos cultivam a cultivar amarga ‘Nugget’, que está bem estabelecida nas condições mediterrâneas desta região.

    Apesar da boa adaptação da cultivar Nugget, o desempenho produtivo dos atuais campos de lúpulo é afetado por diversos fatores. A heterogeneidade dos campos de lúpulo é um dos fatores sem um diagnóstico de causas conhecidas. A rega “à manta” e questões nutricionais podem ser alguns dos fatores que influenciam a resposta produtiva da cultura e que precisam ser esclarecidos. O pH do solo é outro fator considerado relevante na produção de lúpulo. Normalmente a aplicação de calcário é recomendada em solos ácidos, embora poucos estudos tenham abordado este assunto na cultura do lúpulo e nenhum em condições mediterrânicas. As interações entre irrigação, acidez do solo e distúrbios nutricionais são normalmente encontradas na cultura do arroz irrigado por inundação e parecem ser suficientemente relevantes para serem estudadas também na cultura do lúpulo.

    A fertilização do lúpulo é outro fator relevante numa cultura com grande exigência nutricional. A fertilização do lúpulo na região tem-se baseado principalmente na aplicação de fertilizantes convencionais ao solo. No entanto, os agricultores locais estão a começar a utilizar fertilizantes aplicados por via foliar em complemento aos seus programas de fertilização. Formulações comerciais com nutrientes minerais ou compostos bioestimulantes para as plantas, como extratos de algas marinhas ou aminoácidos, são algumas das alternativas. A aplicação foliar de potássio (K) durante a floração também tem sido uma prática comum entre os agricultores. No entanto, pouco se sabe sobre o efeito da aplicação destes produtos na cultura do lúpulo, principalmente em condições mediterrânicas.

    Estratégias para gerir e valorizar os resíduos orgânicos produzidos nas explorações de lúpulo devem também ser consideradas. Após a colheita, uma grande quantidade de folhas e caules permanecem como resíduos orgânicos sem um aproveitamento específico. As folhas são muito ricas em nutrientes e poderão ser adequadas para usar em misturas para compostagem, agregando valor aos demais recursos orgânicos produzidos nas explorações.

    Apesar dos desafios e constrangimentos que os produtores de lúpulo atuais enfrentam, existem também novas oportunidades a surgir devido às mudanças no mercado. O mercado mundial de lúpulo tem sido dominado por um pequeno grupo de grandes produtores e cervejarias multinacionais que dão preferência a cultivares de amargo, com elevado teor de alfa (α)-ácidos. Contudo, nos últimos anos o mercado de lúpulo passou por uma revolução com a expansão do mercado de cerveja artesanal. Os cervejeiros artesanais estão mais interessados em cultivares com aroma forte, sabores diferentes e menor teor de α-ácidos. Consequentemente, em alguns países a procura alterou-se desde as cultivares de amargo destinadas a um grupo restrito de grandes cervejeiros, para cultivares aromáticas vendidas em pequenas quantidades para um número maior de pequenos cervejeiros. Portugal também acompanha este movimento, o que tem originado um interesse renovado por esta cultura. Novos produtores, em pequena escala, estão atualmente a iniciar o cultivo de lúpulo e a testar diferentes cultivares. As necessidades de lúpulo deste nicho de mercado, em termos absolutos, são menores, mas podem ser mais adequadas à estrutura fundiária do norte e centro de Portugal. É, assim, estratégico testar o desempenho agronómico de cultivares de aroma de lúpulo e compará-lo com o da cultivar ‘Nugget’, estabelecida em Portugal desde o início da década de 1990.

    Tendo em conta os desafios e oportunidades atuais, esta tese centra-se em dois objetivos principais: i) avaliar a situação dos atuais campos de lúpulo, nomeadamente os constrangimentos ao desempenho produtivo das plantas, e avaliar alternativas para melhorar a produtividade da cultura e gerir os resíduos orgânicos produzidos nas explorações de lúpulo; e ii) analisar as decisões e práticas agronómicas para o sector do lúpulo em Portugal, tendo em conta a evolução do mercado do lúpulo e o crescente interesse por cultivares aromáticas. Para cumprir os objetivos principais, foram estabelecidas linhas de trabalho específicas que incluíram: a avaliação da performance produtiva e constrangimentos dos atuais campos de lúpulo (capítulo 3); o efeito da fertilização foliar na cultura (capítulo 4); a reciclagem dos resíduos da colheita do lúpulo através da compostagem (capítulo 5); o desempenho agronómico e químico de cultivares de aroma de lúpulo recém-introduzidas (capítulo 6); e a composição fenólica dos cones de lúpulo em resposta a vários fatores de variabilidade agroambiental (capítulo 7).

    Na primeira linha de trabalho foram investigadas as causas da heterogeneidade dos campos de lúpulo que afetaram a produtividade através da avaliação de várias propriedades do solo e do estado nutricional das plantas (capítulo 3). Os resultados indicaram que o fraco desenvolvimento das plantas provavelmente resultou dos efeitos do alagamento, devido à privação de oxigênio na zona de enraizamento e ao aumento do efeito potencialmente fitotóxico do manganês (Mn) e do ferro (Fe). Os elevados níveis de Mn no solo e nos tecidos foram associados às parcelas de plantas de vigor fraco e os níveis elevados de Fe foram associados a plantas de vigor moderado. A deficiente drenagem dos solos e a deficiente distribuição de água causada pelo sistema de irrigação à manta parecem ter contribuído para a variabilidade no estado de oxidaçãoredução do solo, afetando os teores de Mn e Fe.

    O efeito do alagamento em gradientes nas propriedades do solo e nas plantas ao longo das linhas de irrigação de aproximadamente 150 a 180 m de comprimento também foi avaliado. Adicionalmente, foi considerada a hipótese de que a aplicação de calcário poderia atenuar potenciais gradientes gerados pela irrigação. Foram registadas variações significativas nas propriedades do solo, na composição elementar das plantas e na produção de matéria seca total e de cones em diferentes pontos de amostragem ao longo das linhas, mas não em gradiente contínuo. Assim, as diferenças não puderam ser atribuídas ao efeito da irrigação, mas sim a uma variação errática de alguns dos constituintes do solo, como areia, limo e argila. A rega por inundação e as mobilizações do solo parecem ter afetado negativamente a porosidade e a densidade do solo, mas não em gradiente ao longo da linha. No entanto, a porosidade e a densidade aparente do solo demonstraram estar associadas, de forma positiva e negativa, respetivamente, à produtividade da cultura. A aplicação de calcário aumentou ligeiramente o pH do solo, mas não teve um efeito relevante em outras propriedades do solo e nas plantas, talvez devido à reduzida quantidade aplicada.

    A aplicação de fertilizantes foliares nos campos de lúpulo foi avaliada conforme descrito no capítulo 4. Foram testados dois fertilizantes foliares aplicados através de pulverização, um com base em extratos da alga Ascophyllum nodosum (L.) e outro rico em nutrientes, com o objetivo de melhorar a uniformidade dos campos de lúpulo e restaurar a produtividade das parcelas com fraco desenvolvimento. Os fertilizant foliares foram aplicados em complemento ao plano de fertilização do agricultor. O uso desses fertilizantes foliares não demonstrou efeito significativo sobre as variáveis relacionadas com o desempenho fotossintético das plantas e concentração de α- e beta (β)- ácidos nos cones. A composição elementar dos tecidos vegetais foi menos influenciada pelos fertilizantes foliares do que pelo efeito do campo e do ano. O uso de fertilizantes foliares à base de extratos de algas apenas aumentou significativamente a produtividade nas parcelas com fraco desenvolvimento.

    O uso de fertilizantes foliares ricos em aminoácidos e em K foi avaliado numa das explorações de lúpulo. Quatro aplicações do fertilizante foliar rico em aminoácidos foram realizadas em substituição de uma aplicação de azoto (N) de cobertura de ⁓70 kg N ha1 , que é normalmente efetuada pelo agricultor. O fertilizante foliar rico em K foi aplicado uma vez, na fase de desenvolvimento dos cones, como um suplemento ao plano de fertilização do agricultor. O fertilizante foliar enriquecido com aminoácidos manteve a produção de matéria seca da cultura nos níveis do tratamento testemunha e aumentou a concentração de ácidos amargos dos cones com menor uso de N. O fertilizante foliar de K não aumentou a produção de matéria seca dos cones, o tamanho dos cones ou a concentração de ácidos amargos. A concentração de K nos tecidos não foi significativamente afetada pelos tratamentos foliares, enquanto a aplicação de K pareceu aumentar a absorção de N, tendo folhas e caules sido os tecidos de alocação predominante do nutriente. Os resultados parecem enfatizar a importância dos aminoácidos na biossíntese dos ácidos amargos, enquanto o K parece ter um importante papel secundário, talvez relacionado ao metabolismo do N e à sua incorporação em aminoácidos.

    A utilização de folhas de lúpulo para produzir compostados de qualidade, adequados para aplicar como fertilizantes no crescimento de plantas, foi também avaliada conforme descrito no capítulo 5. As folhas de lúpulo foram misturadas com estrume de vaca e palha de trigo em várias combinações. A cinza de lúpulo, resultante do procedimento usual do agricultor de queimar os caules após a colheita, também foi utilizada para avaliar o seu efeito no processo de compostagem. Teve-se por objetivo estabelecer diretrizes para os agricultores poderem gerir e usar melhor esses valiosos recursos orgânicos. A qualidade dos compostos foi avaliada em relação aos efeitos sobre alface (Lactuca sativa L.) cultivada em vasos durante dois ciclos vegetativos consecutivos. A mistura de folhas de lúpulo com estrume de vaca produziu um composto maturado após nove meses de compostagem que pode ser utilizado em culturas hortícolas, independentemente da proporção de matéria-prima, devido à sua baixa e semelhante relação carbono (C)/N. As misturas de folhas e palha em proporções inferiores a 2:1 resultaram em compostos que não maturaram adequadamente, apresentando elevada relação C/N. Assim, para reduzir o tempo de compostagem e aumentar a qualidade do composto, a proporção folhas/palha deve ser a mais elevada possível, no mínimo 2:1. Alternativamente, o processo de compostagem pode demorar mais tempo, ou o composto com deficiente maturação pode ser aplicado com antecipação suficiente à sementeira para que os processos biológicos complementares possam ocorrer no solo. A cinza dos caules de lúpulo não beneficiou o processo de compostagem e demonstrou não justificar a sua inclusão nas misturas, podendo continuar a ser usado isoladamente como fertilizante.

    O desempenho agronómico e o perfil químico de quatro cultivares de aroma de lúpulo foram também avaliados conforme descrito no capítulo 6. As cultivares recentemente introduzidas (‘Columbus’, ‘Cascade’ e ‘Comet’) foram comparadas com a cultivar Nugget, para produção de biomassa, composição elementar dos tecidos e concentração de ácidos amargos e nitratos (NO3 - ) nos cones. A cultivar Comet foi a mais produtiva, com maior produção de matéria seca total, produção de cones e peso seco de cones individuais. O ano influenciou os valores médios da produção de matéria seca e da concentração de α- e β- ácidos nos cones, com Cascade a apresentar a maior sensibilidade entre as cultivares. Colombus exibiu os teores mais elevados de α-ácidos, seguida de Nugget, Comet e Cascade, com valores próximos aos intervalos normais internacionalmente aceites para todas as cultivares. Os critérios de acumulação de nutrientes nos tecidos dos cones e das folhas parecem ser um fator de diferenciação entre cultivares com influência na biossíntese dos ácidos amargos e na produção de biomassa. De maneira geral, as quatro cultivares apresentaram desempenho notável em termos de produtividade de matéria seca e concentração de ácidos amargos nos cones quando comparadas aos padrões internacionais.

    Foram instalados quatro ensaios experimentais que permitiram avaliar o efeito de importantes fatores de variação sobre o teor de fenóis e a composição fenólica dos cones de lúpulo e a relação com a composição elementar dos cones de lúpulo (capítulo 7). Os fatores considerados foram as manchas de diferente vigor das plantas, fertilizantes foliares ricos em algas e nutrientes, efeito da calagem, cultivar e ano. As concentrações de fenóis totais nos cones de lúpulo foram influenciadas significativamente pela maioria dos fatores experimentais. Os fertilizantes foliares e a calagem estiveram entre os fatores que menos influenciaram tiveram.

    Em resumo, os resultados da avaliação da situação nos campos de lúpulo atuais destacaram os efeitos negativos do sistema de rega à manta nas propriedades do solo e na produtividade da cultura. As alternativas testadas para melhorar a produtividade da cultura e gerir os resíduos orgânicos forneceram diretrizes para os agricultores e permitem delinear futuras linhas de investigação. Atendendo à evolução do mercado de lúpulo, a introdução de cultivares aroma pelos atuais e novos produtores parece ser uma inevitabilidade. As cultivares de aroma testadas apresentaram bom desempenho em comparação com a cultivar Nugget, tradicionalmente cultivada na região, mas mais estudos são ainda necessários para aumentar a informação disponível sobre estas e outras cultivares com potencial para os cervejeiros artesanais.