Divisão de Pesquisa e Desenvolvimento de Biossistemas Agrícolas e Pós-Colheita

Histórico

A Divisão de Pesquisa e Desenvolvimento de Biossistemas Agrícolas e Pós-colheita nasceu com a missão de gerar e transferir ciência, tecnologia e produtos por meio do estudo da relação planta-ambiente com ênfase em climatologia agrícola, fisiologia vegetal, irrigação e drenagem, sendo em 2017 incorporada à Divisão a área de pós-colheita.

Essa unidade de pesquisa contribui com o desenvolvimento da agricultura que unem o passado, o presente e o futuro de uma instituição de pesquisa agrícola. Como exemplos citam-se monitoramento climático em várias regiões do estado de São Paulo, estudos pioneiros de resposta de diferentes culturas à irrigação na década de 1950 e introdução em nosso país de conceitos que até hoje são considerados fundamentais para a quantificação das necessidades hídricas das culturas no início da década de 1960, uso racional da água na produção vegetal, e até mesmo para o estudo do impacto das mudanças climáticas globais na produção agrícola de alimentos e na segurança hídrica.

Sobre

A Divisão de Biossistemas Agrícolas e Pós-colheita é formado por equipe multidisciplinar com atribuição de realizar a pesquisa, o desenvolvimento tecnológico e fomentar a inovação em modelagem e estatística agrometeorológica, avaliação de riscos climáticos, zoneamento agroclimático e impacto das alterações climáticas na agricultura; gestão de recursos hídricos, eficiência no uso da água na agricultura irrigada, fertirrigação; fisiologia da produção agrícola, respostas fisiológicas e de produtividade a estresses abióticos e bióticos; estudos de produtos e tecnologias e desenvolvimento de processos pós-colheita para a redução do desperdício, segurança alimentar e alimento seguro na cadeia produtiva de frutas e hortaliças inteiras e processadas minimamente.

Atuação

Climatologia Agrícola:
- modelagem e estatística agrometeorológica
- zoneamento agroclimático
- microclimatologia de cultivos
- impactos de adversidades meteorológicas e mudanças climáticas na agricultura
- monitoramento climático

Fisiologia da Produção Agrícola:
- fisiologia do crescimento de plantas e da produção agrícola
- respostas fisiológicas e de produtividade a estresses abióticos e bióticos
- relação planta-ambiente

Agricultura Irrigada:
- gestão de recursos hídricos
- manejo da água
- eficiência do uso da água
- irrigação
- fertiirrigação

Pós-colheita de frutas e hortaliças:
- tecnologia pós-colheita
- fisiologia e bioquímica
- fitopatologia – métodos físicos e alternativos no controle de doenças
- boas práticas de colheita e pós-colheita
- análises não destrutivas por imagem digital

Atua na formação de recursos humanos por meio de ensino e treinamento para estudantes de nível técnico e superior, bem como para profissionais da área. A Divisão conta com pesquisadores ligados ao Programa de Pós-Graduação do Instituto em Agricultura Tropical e Subtropical.

Produtos e serviços

A Divisão atende às demandas do setor produtivo e de pesquisadores por meio de parcerias em projetos de pesquisa.

A Divisão coordena e executa atividades de monitoramento agrometeorológico no Estado de São Paulo. Gerencia e moderniza a rede de estações agrometeorológicas no Estado de São Paulo, articulando cooperação com órgãos federais, estaduais, municipais e privados, na coleta e acesso dos dados meteorológicos. Também emite boletins técnicos, pareceres e relatórios nas áreas de atuação. Esse trabalho orienta a tomada de decisão de práticas agrícolas no Estado.

https://www.ciiagro.org.br

Contato: clima@iac.sp.gov.br

A Divisão também realiza junto ao Laboratório de Pós-colheita (LAB-PC-IAC) análises laboratoriais e ensaios visando a caracterização e conservação da qualidade de frutas e hortaliças inteiras e processadas minimamente.

Laboratório de Pós-Colheita https://pnipe.mcti.gov.br/laboratory/9299

Contato: juliana.sanches@sp.gov.br

CONHEÇA NOSSAS PESQUISAS

Monitoramento climático, adaptação de cultivos e planejamento agrícola

Desafio

O sucesso da produção agrícola depende da adequação entre as exigências climáticas das culturas e as condições ambientais da região de cultivo. Antes da implantação de uma espécie ou cultivar, é essencial avaliar se fatores como temperatura, precipitação e disponibilidade hídrica são compatíveis com seu desenvolvimento, produtividade e qualidade. Além disso, o monitoramento contínuo das condições meteorológicas fornece informações fundamentais para o planejamento agrícola, o manejo das culturas e a avaliação da adaptação de novas cultivares frente às variações climáticas.

O que investigamos

Monitoramento das condições meteorológicas por meio da rede de estações do Ciiagro;
Caracterização das condições climáticas e sua influência sobre o desenvolvimento das culturas;
Avaliação da adaptação de espécies e cultivares em diferentes regiões do Estado de São Paulo;
Estudos sobre disponibilidade hídrica, balanço hídrico e necessidades de irrigação;
Análise da variabilidade climática e seus efeitos sobre a produção agrícola.

Resultados já obtidos

Geração e disponibilização de séries históricas de dados meteorológicos por meio da rede Ciiagro, utilizadas em estudos agroclimáticos no Estado de São Paulo;
Avaliação da adaptação climática e do desenvolvimento de culturas como oliveira, milho, gengibre e café em diferentes regiões;
Produção de informações para subsidiar estudos de balanço hídrico, planejamento da irrigação e escolha de áreas mais adequadas ao cultivo;
Desenvolvimento de conhecimento sobre a relação entre clima e desempenho das culturas, apoiando pesquisas em diferentes cadeias produtivas.

Impacto esperado

O conhecimento gerado contribui para a escolha mais adequada de espécies e cultivares para cada região, reduzindo riscos associados às condições climáticas e aumentando a eficiência da produção agrícola. Os resultados também subsidiam o planejamento da irrigação, o uso sustentável dos recursos hídricos, a adaptação dos sistemas produtivos às variações climáticas e o fortalecimento da segurança alimentar.

Conheça as publicações e outros materiais do projeto

https://www.ciiagro.org.br

Índice de estresse hídrico das culturas: novas estratégias para manejo da irrigação utilizando imagens termográficas

Desafio

As ferramentas de manejo e de tomada de decisão para planejamento, gestão e monitoramento da irrigação vêm sendo aprimoradas com as novas tecnologias da agricultura digital. O uso de imagens termográficas digitais associado ao monitoramento em tempo real de sensores de clima, planta e solo tem grande potencial para a modernização das tecnologias digitais em irrigação e para tornar-se uma estratégia para o manejo de irrigação e o uso eficiente da água.

O que investigamos

Utilização de imagens termográficas digitais obtidas por sensores proximais para obter o índice de estresse hídrico da cultura.
Necessidade hídrica da cultura pelo monitoramento de dados de clima, solo e planta em tempo real para obtenção do índice de estresse hídrico da cultura.

Resultados já obtidos

Em feijão carioca e uva fina de mesa foram estabelecidas as linhas de base do índice de estresse hídrico. As linhas de base obtidas permitiram obter o índice de estresse hídrico dessas culturas, além da definição de estádios fenológicos com maior necessidade de água, ou da indicação dos estádios em que as plantas sofreram estresse hídrico.

Impacto esperado

Os modelos matemáticos e os mapas digitais obtidos com o índice de estresse hídrico das culturas são novas ferramentas de manejo da irrigação e podem contribuir para a maior eficiência do uso da água, para a segurança hídrica e para a garantia de aumento de produtividade das culturas.

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📄 Crop water stress index of beans https://doi.org/10.1590/1678-4499.20240235

📄 Uso de sensores proximais para obtenção de NWSB em videiras https://doi.org/10.17224/EnergAgric.2025v40p84-89

📄 Baselines for Calculating Crop Water Stress Index in Bean Cultivation https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLVIII-3-2024-501-2024

📄 Uso de imagens multiespectrais e termográficas para monitoramento das condições hídricas da cana-de-açúcar https://doi.org/10.15809/irriga.2020v25n4p689-696

📄 Irrigação inteligente: monitoramento da irrigação por sensores de planta, solo e clima (Dissertação de Mestrado) coorientação https://www.iac.sp.gov.br/areadoinstituto/posgraduacao/repositorio/storage/teses_dissertacoes/Phillipe_Marques_de_Rezende.pdf

Irrigação inteligente avança nos DATs para otimizar o uso da água https://www.semear-digital.cnptia.embrapa.br/noticia/05/2026/irrigacao-inteligente-avanca-nos-dats-para-otimizar-o-uso-da-agua/

Irrigação e demanda hídrica das culturas: segurança hídrica e uso eficiente da água

Desafio

A irrigação necessita atender à demanda hídrica das culturas de acordo com as condições ambientais, sociais e econômicas e garantir o uso eficiente da água dentro dos padrões de segurança hídrica e alimentar.

O que investigamos

Necessidade hídrica das culturas com o monitoramento de dados de clima, solo e planta.
Demanda hídrica das culturas.
Respostas de materiais genéticos à irrigação e definição de arranjos populacionais para cultivo irrigado.
Parcelamento da fertirrigação no ciclo da cultura.

Resultados já obtidos

Em cafeeiro, o uso e manejo adequados da irrigação resultaram em aumento significativo da produtividade e menor amplitude de variação da produção ao longo dos anos, diminuindo o efeito da bienalidade de produção. Em relação à demanda hídrica do cafeeiro, em regiões produtoras do estado de São Paulo (Mococa, Franca e Caconde), constatou-se aumento da demanda hídrica mesmo nessas regiões consideradas aptas para produção de café.

Impacto esperado

Conhecer a demanda hídrica da cultura pode contribuir para a maior eficiência do uso da água, para a segurança hídrica e para a garantia de aumento de produtividade.

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📄 Simulation of irrigation water requirements for Arabica coffee in traditional growing regions of São Paulo State, Brazil https://www.alphavisa.com/asic/2025/list-e-posters.php

📄 Population density of Arabica coffee cultivars for bean quality and yield. Pesquisa Agropecuaria Tropical (Online) https://doi.org/10.1590/1983-40632018v4852589

📄 Coffee productivity and root systems in cultivation schemes with different population arrangements and with and without drip irrigation https://doi.org/10.1016/j.agwat.2014.08.020

📄 Produção e tamanho de grãos de café Coffea arabica L. (cv Obatã) sob fertirrigação https://doi.org/10.7127/rbai.v9n400314

📄 Coffea arabica (cv Catuaí) production and bean size under different population arrangements and soil water availability https://doi.org/10.1590/S0100-69162013000100015

📄 Diagnóstico agroambiental dos municípios com os distritos agrotecnológicos do projeto Semear Digital http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/handle/doc/1178722

Caracterização climática de regiões produtoras de citros diante das mudanças climáticas

Desafio

As mudanças climáticas podem alterar as áreas mais adequadas para o cultivo de citros no Brasil. Conhecer essas mudanças é essencial para reduzir riscos, orientar novos plantios e garantir a produção de frutas nas próximas décadas.

O que investigamos

Analisamos dados meteorológicos históricos e projeções climáticas futuras para identificar como as condições de temperatura e chuva poderão afetar o cultivo de citros em diferentes regiões do país. O estudo considerou diferentes cenários de mudanças climáticas até o final do século.

Resultados já obtidos

Identificamos regiões que tendem a permanecer favoráveis ao cultivo, áreas que poderão perder aptidão e locais que poderão se tornar alternativas para a citricultura.

Impacto esperado

Os resultados poderão apoiar produtores, cooperativas e órgãos públicos no planejamento da expansão e adaptação da citricultura brasileira, contribuindo para reduzir riscos e aumentar a sustentabilidade da produção.

Ferramentas computacionais para apoiar a agricultura e o monitoramento do clima

Desafio

A tomada de decisões na agricultura depende de informações confiáveis sobre o clima. No entanto, muitos cálculos importantes exigem conhecimento técnico e o uso de diferentes programas computacionais.

O que investigamos

Desenvolvemos programas gratuitos na linguagem R que automatizam cálculos utilizados em agrometeorologia, como monitoramento de secas, balanço hídrico, necessidade de frio para culturas, graus-dia e probabilidade de ocorrência de eventos climáticos que podem afetar a produção agrícola.

Resultados já obtidos

Diversos algoritmos já foram desenvolvidos e vêm sendo utilizados em pesquisas científicas e aplicações práticas, tornando análises complexas mais rápidas, padronizadas e acessíveis para pesquisadores, estudantes e profissionais da área.

Impacto esperado

As ferramentas desenvolvidas contribuem para ampliar o acesso a métodos modernos de análise climática, favorecendo pesquisas, ensino e aplicações práticas voltadas ao planejamento, a gestão do risco climático na agricultura e ao combate dos impactos agrícolas das mudanças climáticas.

Conheça as publicações e outros materiais dos projetos

📄SWAT Model and Drought Indices: A Systematic Review of Progress, Challenges and Opportunities: https://doi.org/10.3390/w18010041

📄The non-stationary additive regional frequency analysis method: https://doi.org/10.1007/s00704-026-06148-4

📄A century and beyond: trends and implications of climate change from Agronomic Institute’s Historical Weather Dataset: https://doi.org/10.1590/1678-4499.20250019

📄The SPIChanges R-package: Improving the interpretation of the standardized precipitation index under changing climate conditions: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2025.106573

📄Truncated distributions for the Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Streamflow Index (SSI) in a tropical basin: https://doi.org/10.1080/02626667.2025.2576493

📄The PowerSDI: an R-package for implementing and calculating the SPI and SPEI using data from the NASAPOWER project: https://doi.org/10.1590/1678-4499.20230260

📄An R-package to track soil water deficits in the root zone: when and how much to irrigate: https://doi.org/10.1590/1678-4499.20240138

Nanotecnologia e óxido nítrico: novas estratégias para a conservação pós-colheita de frutos

Desafio

As perdas pós-colheita de frutas representam um dos principais desafios para a cadeia produtiva, comprometendo a qualidade dos alimentos e gerando impactos econômicos e ambientais. Nesse contexto, a busca por tecnologias inovadoras que prolonguem a conservação dos frutos é essencial. Nosso grupo investiga o uso do óxido nítrico (NO), uma molécula naturalmente produzida pelas plantas que atua na regulação do amadurecimento e das respostas ao estresse. O diferencial da pesquisa está no desenvolvimento de sistemas nanoestruturados capazes de transportar e liberar o NO de forma gradual e controlada, aumentando sua eficiência na conservação pós-colheita.

O que investigamos

Desenvolvimento de sistemas nanoestruturados para liberação controlada de doadores de óxido nítrico, como a S-nitrosoglutationa (GSNO);
Papel do óxido nítrico na regulação do amadurecimento dos frutos e na interação com o etileno;
Mecanismos antioxidantes induzidos pelo NO e seu papel no controle do estresse oxidativo;
Efeitos do NO sobre atributos de qualidade e conservação pós-colheita de frutos.

Resultados já obtidos

Em mamão 'Golden', a aplicação de GSNO encapsulado em nanopartículas reduziu a produção de etileno, retardou o amolecimento dos frutos e diminuiu a perda de massa, contribuindo para a manutenção da qualidade pós-colheita. Os resultados demonstram o potencial da nanotecnologia para aumentar a eficiência da aplicação de óxido nítrico e ampliar sua utilização como estratégia inovadora para conservação de frutos.

Impacto esperado

O conhecimento gerado contribui para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras e sustentáveis para a conservação pós-colheita, reduzindo perdas de frutas, prolongando a vida útil dos alimentos e agregando valor à cadeia produtiva. As tecnologias desenvolvidas têm potencial para beneficiar produtores, distribuidores e consumidores, promovendo maior sustentabilidade e segurança alimentar.

Conheça as publicações e outros materiais do projeto

📄 Nitric oxide supply reduces ethylene production, softening and weight loss in papaya fruit https://doi.org/10.1590/1678-4499.20210109

📄 Exploring the power of nitric oxide and nanotechnology for prolonging postharvest shelf-life and enhancing fruit quality https://doi.org/10.1016/j.niox.2023.11.002

📄 Spraying with encapsulated nitric oxide donor reduces weight loss and oxidative damage in papaya fruit https://doi.org/10.1016/j.niox.2024.07.004

Recobrimento de frutos pós-colheita com óleos essenciais para redução de perdas

Desafio

Conciliar a eficácia antimicrobiana dos óleos essenciais (EOs), comprovada in vitro contra fungos fitopatogênicos pós-colheita (Botrytis, Colletotrichum, Penicillium, Rhizopus, entre outros), com sua aplicação viável nos frutos, sem comprometer a qualidade físico-química e sensorial e a segurança do alimento, prolongando a vida útil comercial do fruto. Além disso, os OEs apresentam variabilidade de composição química, baixa solubilidade em água, aromas característicos, fitotoxicidade em função da dose, dificuldade de padronização para escala industrial e questões regulatórias – que impactam a viabilidade técnica e econômica para competitividade com outros produtos fungicidas.

O que investigamos

Composição química de OEs, com ênfase nos compostos majoritários, que apresentam atividade antimicrobiana. Combinação de OEs com produtos de revestimento (quitosana, alginato, ceras, etc.), formando emulsões ou nanoemulsões para maior estabilidade. (Parceria com Laboratório de Fitoquímica, Divisão de P&D de Recursos Genéticos Vegetais – IAC).
Avaliação in vitro da ação antifúngica dos OEs, por contato e volatilização, sobre os fitopatógenos.
Efeito dos OEs, isoladamente e/ou associados a revestimentos comestíveis aplicados por diferentes formas, sobre a conservação da qualidade de frutos submetidos ao armazenamento refrigerado e condições ambiente.

Resultados já obtidos

OE de orégano mostrou-se uma solução promissora para inibir o bolor verde (Penicillium digitatum) em limas ácidas ‘Tahiti’ pós-colheita. A aplicação do OE por aspersão mostrou tendência de redução da doença; enquanto por nebulização, chegou a inibir 31% de incidência, de modo protetivo nos frutos sob refrigeração (9 °C), sem comprometer a qualidade.
OE de tomilho apresentou efeito antimicrobiano sobre Botrytis cinerea e reduziu a severidade do mofo cinzento em cachos de uva ‘Itália’ mantidos sob refrigeração. O óleo pode contribuir para o manejo desta doença em uvas no pós-colheita.

Impacto esperado

OEs podem ser uma alternativa promissora para a inibição de doenças em frutos após a colheita, com redução de perdas. Os resultados alcançados podem servir como base para pesquisas futuras envolvendo nanoemulsões e novas tecnologias limpas, gerando conhecimento valioso para o setor acadêmico, regulamentador, industrial e para o agronegócio.

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Application of oregano essential oil by spraying and nebulization to post-harvest Tahiti lime for green mold control. https://doi.org/10.1590/1678-4324-2026250313

Antifungal activity of lemongrass and thyme essential oils and effect on gray mold control and postharvest quality of ‘Italia’ grape. https://doi.org/10.1590/1678-4499.20220202