FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
PARÂMETROS DE FERMENTAÇÃO RUMINAL IN VITRO E
PRODUÇÃO DE METANO DO CAPIM-MARANDU ASSOCIADO A
NÍVEIS DE SUPLEMENTAÇÃO PROTEICA EM SISTEMA
SILVIPASTORIL
ALYCE RAIANA MONTEIRO DOS SANTOS
CUIABÁ – MT
2020
FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
PARÂMETROS DE FERMENTAÇÃO RUMINAL IN VITRO E
PRODUÇÃO DE METANO DO CAPIM-MARANDU ASSOCIADO A
NÍVEIS DE SUPLEMENTAÇÃO PROTEICA EM SISTEMA
SILVIPASTORIL
ALYCE RAIANA MONTEIRO DOS SANTOS
Zootecnista
Orientadora: Profª. Drª. Lívia Vieira de Barros
Dissertação apresentada à Faculdade de Agronomia e Zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Agricultura Tropical.
Área de concentração: Sistemas de produção animal.
CUIABÁ – MT
2020
Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).
Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte.
S237p Santos, Alyce Raiana Monteiro dos.
Parâmetros de fermentação ruminal in vitro e produção de metano do capim-marandu associado a níveis de suplementação proteica em sistema silvipastoril / Alyce Raiana Monteiro dos Santos. -- 2020
50 f. : il. ; 30 cm.
Orientadora: Lívia Vieira de Barros. Co-orientador: Bruno Carneiro e Pedreira.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical, Cuiabá, 2020.
Inclui bibliografia.
1. Brachiaria brizantha. 2. concentrado. 3. gases de efeito estufa. 4. mitigação. 5. sistemas integrados. I. Título.
FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRICULTURA TROPICAL
Av. Fernando C. da Costa, nº 2367 – Cidade Universitária- 78060-900 – Cuiabá – MT. Telefone/Fax (65) 3615.8618. E-mail: agritrop@ufmt.br
____________________________________________________________________________
CERTIFICADO DE APROVAÇÃO
TÍTULO:PARÂMETROS DE FERMENTAÇÃO RUMINAL IN VITRO E PRODUÇÃO DE METANO DO CAPIM-MARANDU ASSOCIADO A NÍVEIS DE SUPLEMENTAÇÃO
PROTEICA EM SISTEMA SILVIPASTORIL
Autora: ALYCE RAIANA MONTEIRO DOS SANTOS Orientadora: Profa. Dra.LIVIA VIEIRA DE BARROS
Aprovada em 05 de fevereiro de 2020. Comissão Examinadora:
____________________________ Profa. Dra.Livia Vieira De Barros
UFMG (Orientadora)
________________________________ Prof.Dr. Carlos Eduardo Avelino Cabral
UFMT (Membro interno)
______________________________ Prof. Dr. Bruno Carneiro e Pedreira
EMBRAPA (Membro Interno)
____________________________ Prof. Dr. Adibe Luiz Abdalla
CENA/USP (Membro Externo)
AGRADECIMENTOS
À Deus pelo dom da vida e por todas as bênçãos a mim concedidas. À toda minha família (tios, tias, primos, primas) por sempre estarem dispostos a me ajudar. Em especial aos meus pais Agnaldo e Suely, meu irmão Agsuel, minha madrinha Jucileide e minha avó Adalice, por serem minha fortaleza, me apoiarem e viver comigo todos os meus sonhos.
Ao meu namorado, Fagner Gomes, por todo amor, paciência, companheirismo e por sempre me apoiar nas minhas decisões.
À professora Dra. Carla Heloísa, minha primeira e eterna orientadora, por todos os ensinamentos, conselhos e por ter sido minha inspiração para entrar no mundo da pesquisa e ciência.
À minha orientadora, professora Dra. Lívia, pela compreensão, paciência e orientação.
Ao meu coorientador, professor Dr. Bruno Pedreira, por todos os conselhos e puxões de orelha, por sempre me incentivar a ser uma pessoa melhor e por sempre aceitar se aventurar nas minhas ideias.
Ao Dr. Matheus Correa, por toda a ajuda nas análises.
Aos amigos e colegas do grupo Pedreira’s: Isadora (Chará), Poli (Gentinea), Ana P., Perivaldo, Flabiele, Tschope, Hemython, Leandro e Mircéia. Agradeço por toda ajuda e pelos momentos de descontração. Em especial à Cátia Tesk, um anjo em forma de amiga, obrigada pela ajuda, pelos conselhos, pelo ombro amigo e por passar comigo nesses últimos anos todos os momentos, como a gente diz: as humilhações e as exaltações.
Ao meu amigo Carlos Eduardo. Obrigada por tudo, não tenho nem como descrever todas as coisas pelas quais tenho a agradecer. Agradeço por ter colocado pessoas mais que especiais na minha vida: Telma, Bruna, André, Ingrid, Alyna, Laila, etc.
Aos amigos que me acolheram em Sinop: Celma, Sueide e Jocimar. Obrigada por me fazerem parte da família.
Aos amigos e colegas do PPGAT, que tornaram meus dias mais leves: Maria da Graça, Hellen, Wlly, Dayenne, Larah, Wender Jhonatan, João, Vandir, Mariana.
À Universidade Federal de Mato Grosso, ao Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical, a CAPES e a EMBRAPA por tornar possível a realização deste trabalho.
A todos que não citei, mas que contribuíram de alguma forma para meu crescimento pessoal e profissional, meu muito obrigada.
PARÂMETROS DE FERMENTAÇÃO RUMINAL IN VITRO E
PRODUÇÃO DE METANO DO CAPIM-MARANDU ASSOCIADO A
NÍVEIS DE SUPLEMENTAÇÃO PROTEICA EM SISTEMA
SILVIPASTORIL
RESUMO - Sistemas silvipastoris (SSP) representam uma evolução no conceito de produção sustentável, agregando na mesma área, a produção agropecuária com adequações ambientais, e com viabilidade econômica. A suplementação proteica em um sistema silvipastoril pode contribuir para melhorar a ingestão e digestibilidade de forragens. Nosso objetivo foi avaliar os parâmetros ruminais, a digestibilidade e a produção de gás do capim-marandu [Urochloa brizantha (Hochst. Ex A. Rich.) R. D. Webster] em SSP e comparados aos obtidos nas dietas com a adição de suplementação proteica. A forragem foi amostrada durante duas épocas de crescimento: novembro de 2016 a abril de 2017 e novembro de 2017 a abril de 2018. Os tratamentos para incubação in vitro consistiram na inclusão de 4 níveis de suplemento proteico (20% PB) na dieta dos animais com base na forragem do SSP. Desta forma os tratamentos avaliados foram: 1- 100% forragem (0 g kg-1 do PC); 2- 94% forragem e 6%
suplemento (0,1 g kg-1 PC); 3- 89% forragem e 11% suplemento (0,2 g kg-1 PC);
4- 84% forragem e 16% suplemento (0,3 g kg-1 PC); 5- 80% forragem e 20%
suplemento (0,4 g kg-1 PC).O primeiro ano apresentou a maior massa de
forragem, bem como as maiores concentrações de fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido e fibra em detergente neutro indigestível. No segundo ano, a concentração de PB foi 21% maior que no segundo ano. Houve um aumento linear na taxa de digestão, efeito quadrático no tempo de latência e diminuição linear no tempo médio de digestão à medida que os níveis de suplementação foram aumentados. O menor tempo de latência e tempo de digestão ocorreu no segundo ano. Não houve efeito da suplementação nas concentrações de acetato e butirato. A digestibilidade da matéria seca in vitro (DIVMS) no segundo ano foi maior que no primeiro ano. Os aumentos nos níveis de suplementação aumentaram linearmente a DIVMS. A produção de CH4 no
primeiro ano foi 27,2% menor que no segundo ano. A inclusão de suplemento proteico reduziu a produção de CH4 e aumentou a produção de ácidos graxos
voláteis. Com isso, recomendamos a inclusão de suplementos de até 0,28 g kg -1 de PC para animais em pastejo em pastagens bem manejadas.
Palavras-chave: Brachiaria brizantha, concentrado, gases de efeito estufa, mitigação, sistemas integrados.
IN VITRO RUMINAL FERMENTATION PARAMETERS AND
METHANE PRODUCTION OF MARANDU PALISADEGRASS
ASSOCIATED WITH LEVELS OF PROTEIN SUPPLEMENTATION
IN SILVOPASTORAL SYSTEM
Abstract – Silvopastoral systems (SPS) represent an evolution in the concept of sustainable production, aggregating in the same area, agricultural production with environmental adaptations and economic viability. The protein supplementation in a silvopastoral system can contribute to improves forage intake and digestibility. Our objective was to evaluate ruminal parameters, digestibility and gas production of Marandu palisadegrass [Urochloa brizantha (Hochst. ex A. Rich.) R. D. Webster] in a SPS and compared to those obtained from the diets with the addition of protein supplementation. The forage was sampling during two growth seasons: Nov./2016 to Apr./2017 and Nov./2017 to Apr./2018. In vitro incubation treatments consisted in four levels of protein supplement (20% of crude protein; CP) on the diet base on the SPS forage. Thus, treatments were: 1- 100% forage (0 g kg-1 of BW); 2- 94% forage and 6% supplement (0.1 g kg-1
BW); 3- 89% forage and 11% supplement (0.2 g kg-1 BW); 4- 84% forage and
16% supplement (0.3 g kg-1 BW); 5- 80% forage and 20% supplement (0.4 g kg -1 BW). The first year presented the greatest herbage mass, as well as the greatest
neutral detergent fiber, acid detergent fiber and indigestible neutral detergent fiber concentrations. In the second year, CP concentration was 21% greater than the second year. There was a linear increase for digestion rate, quadratic effect for lag time and linear decrease for average digestion time as supplementation levels was increased. The least lag time and digestion time occurred in the second year. There was no supplementation effect on acetate and butyrate concentrations. Second-year in vitro dry matter digestibility (IVDMD) was greater than in the first year. Increases in supplementation levels enhanced linearly IVDMD. The first-year CH4 production was 27.2% lesser than the second year.
The inclusion of a protein supplement reduced CH4 and increased volatile fatty
acids productions. We recommended supplements inclusion up to 0.28 g kg-1 of
BW for grazing animals on well-managed pastures.
Keywords: Brachiaria brizantha, concentrate, greenhouse gases, mitigation, integrated systems.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ... 6
1. REVISÃO DE LITERATURA ... 7
1.1 Sistemas silvipastoris ... 8
1.2 Emissão de gases de efeito estufa ... 11
1.3 Incubação in vitro ... 14
2. MATERIAL E MÉTODOS ... 15
2.1 Caracterização do sistema ... 15
2.2 Manejo de pastejo ... 17
2.3 Massa, acúmulo e taxa de acúmulo de forragem ... 17
2.4 Análises bromatológicas ... 18
2.5 Incubação in vitro ... 18
2.5.1 Digestibilidade in vitro da matéria seca e fibra ... 21
2.5.2 Nitrogênio amoniacal e ácidos graxos voláteis ... 22
2.5.3 Mensuração de metano ... 22 2.6 Análises estatísticas ... 22 3. RESULTADOS ... 24 4. DISCUSSÃO ... 29 5. CONCLUSÃO ... 33 6. REFERÊNCIAS ... 34
INTRODUÇÃO
O Brasil apresenta uma vasta extensão territorial com cerca de 45% do território formado por pastagens (IBGE, 2017). Apesar da imensa área, grande parte é manejada de maneira inadequada. No estado do Mato Grosso, estima-se que 80% das pastagens cultivadas estejam degradadas ou em processo de degradação (DIAS-FILHO, 2011). Os sistemas de produção animal em pastagens degradadas ou em processo de degradação são responsáveis pela geração de baixos índices zootécnicos no Brasil. Isso faz com que a produção pecuária em pastagens, seja apontada como uma das atividades com maior produção dos gases de efeito estufa (GEE) dentre as atividades agropecuárias. Nesse cenário, a pecuária seria responsável por causar impactos negativos ao meio ambiente devido as altas emissões de GEE por quilograma de produto animal produzido (SEEG, 2017).
Considerando a importância da produção de bovinos para a economia do Brasil, torna-se necessário estabelecer sistemas sustentáveis que aumentem a produtividade e concomitantemente reduzam a emissão de GEE, principalmente o metano entérico (CH4). O CH4 está diretamente relacionado com a eficiência
do uso de energia pelos animais e seu desempenho produtivo (Berchielli; Messana; Canesin, 2012).
Os sistemas silvipastoris (SSP) têm sido adotados como uma alternativa à crescente demanda por sistemas sustentáveis, devido ao sinergismo resultante da adoção dos componentes forragem, árvores e animais. Sistemas silvipastoris representam uma evolução no conceito de produção sustentável, agregando na mesma área, a produção agropecuária com adequações ambientais, e com viabilidade econômica (BALBINO et al., 2011).
Além dos possíveis benefícios que os sistemas silvipastoris podem proporcionar aos animais em pastejo, estratégias de suplementação animal apresentam potencial de mitigação dos GEE (HRISTOV et al., 2013). O efeito da suplementação para os bovinos, envolvendo diferentes quantidades e composições, é importante para que se mantenha o equilíbrio entre a oferta de suplemento e a utilização da forragem, objetivando otimizar o desempenho animal.
A suplementação de animais em pastejo garante a disponibilidade de energia e proteína para os microrganismos ruminais, aumentando a produção de
proteína microbiana (COSTA et al., 2015). Essa estratégia melhora o processo digestivo e, por consequência, o desempenho animal. Isso permite reduzir o tempo necessário para atingir o peso de abate (REIS et al., 2009) e a produção de CH4 por unidade de produto animal (KNAPP et al., 2014; MAZZETTO et al.,
2015).
A adição de suplementação proteica na forragem de um SSP pode melhorar a ingestão e a digestibilidade da forragem, contribuindo para a intensificação sustentável dos sistemas de produção animal. Com base nisso, nossa hipótese é que a suplementação protéica pode reduzir a produção de CH4
devido ao aprimoramento dos parâmetros ruminais e à digestibilidade do capim-marandu em um sistema silvipastoril com eucalipto [Eucalyptus urograndis (híbrido de E. grandis W. Hill ex Maiden e E urophylla ST Blake) clone H13]. Para testar esta hipótese, avaliamos parâmetros ruminais, digestibilidade e produção de gás do capim-marandu produzido em sistema silvipastoril e comparamos com os obtidos em dietas com adição de suplementação protéica.
1.1 Sistemas silvipastoris
A necessidade de conciliar o aumento da produtividade com a preservação dos recursos naturais é uma demanda crescente no sistema produtivo. O atual cenário de degradação das pastagens e dos solos faz com que os pesquisadores busquem alternativas de sistemas que sejam produtivos e ao mesmo tempo sustentáveis (MACHADO; BALBINO; CECCON, 2011). Dentre essas alternativas, destacam-se os sistemas integrados de produção agropecuária.
Estes sistemas podem ser classificados em quatro modalidades: agropastoril ou integração lavoura-pecuária (iLP), conjugando as atividades agrícolas e pecuária em rotação, consórcio e/ou sucessão; silvipastoril ou integração pecuária-floresta (iPF), com consórcio das atividades pecuária e florestal; silviagrícola ou integração lavoura-floresta (iLF), com integração dos componentes florestal e agrícolas; agrossilvipastoril ou integração lavoura-pecuária-floresta (iLPF), com integração dos componentes agrícolas, pecuária e espécies arbóreas em rotação, consórcio ou sucessão, na mesma área (BALBINO; BARCELLOS; STONE, 2011).
Todos estes sistemas mencionados são caracterizados por apresentar níveis de tecnificação elevados. Para que haja benefícios na implantação e utilização de sistemas integrados de produção animal, o bom manejo e a manutenção das condições ótimas das espécies inseridas no sistema são essenciais. Os sistemas silvipastoris devem ser estabelecidos com arranjos adequados (densidade de árvores), orientação que favoreça a incidência de luz (leste-oeste) e escolha de espécies arbóreas com copas que permitam minimizar a competição por luz são recomendados, para que os potenciais benefícios sejam obtidos (ALMEIDA et al., 2014), de modo que o sistema seja sustentável. A sustentabilidade dos sistemas de produção é regida pelo princípio de sinergismo de adoção de técnicas que conjugam culturas agrícolas, forrageiras, animais e florestais possam disponibilizar, o que, anteriormente não era possível trabalhando com essas culturas em monocultivo. Sistemas silvipastoris representam uma evolução no conceito de produção sustentável, agregando na mesma área, a produção agropecuária com adequações ambientais, sendo viável economicamente (BALBINO et al., 2011).
A escolha correta da espécie arbórea que será implantada no sistema é de extrema relevância. É necessário empregar técnicas que otimizem a produção da madeira sem inviabilizar a atividade pecuária. Árvores com copas densas não são recomendadas para sistemas silvipastoris, pois o sombreamento poderá prejudicar a produção de forragem. A correta escolha do componente animal, da planta forrageira e das espécies arbóreas garantem equilíbrio da exploração dos recursos naturais em sistemas integrados de produção, desde que o sistema seja bem planejado e corretamente executado (VARELLA et al., 2012).
O sistema silvipastoril pode implicar em alguns benefícios das árvores sobre a produção da forragem. Com a adição de árvores ocorre aumento da disponibilidade de nitrogênio no solo, bem como, o aumento de matéria orgânica, devido a deposição das folhas e ramos das árvores no solo (CORDEIRO et al., 2015). O componente florestal aumenta a capacidade de sequestro de carbono pela fixação que ocorre na biomassa aérea e na massa de raízes das árvores (NASCIMENTO et al., 2018). Além disso, o sombreamento causado pelas árvores proporciona menores temperaturas ao solo, reduzindo a atividade dos microrganismos e consequentemente a decomposição dos compostos orgânicos, responsáveis pela perda de carbono, principalmente na forma de CO2
(HOOSBEEK; REMME; RUSCH, 2018).
Quando os sistemas ficam mais adensados, o sombreamento e a competição por águas pelas árvores, reduzem a velocidade de crescimento da forragem. Com isso, as gramíneas procuram formas de se adaptarem, ocasionando modificações morfológicas, a fim de compensar a restrição por luz para realização da fotossíntese (NASCIMENTO et al., 2019). Logo, a necessidade de adequação no manejo do pastejo (período de descanso, altura do pastejo, taxa de lotação) é indispensável para a manutenção da produção de forragem (EUCLIDES et al., 2014).
As gramíneas forrageiras sombreadas tendem a apresentar melhor valor nutritivo, pois a sombra tem efeito direto sobre características fisiológicas da planta (SANTOS et al., 2017), podendo acarretar em aumento da digestibilidade da forragem (PACIULLO et al., 2007).
O aumento da digestibilidade está relacionado a redução dos teores de fibra em detergente neutro (FDN) nos tecidos de plantas que se desenvolvem
em condições de sombreamento (Neel et al., 2016; Paciullo et al., 2017). Dessa forma, com menor quantidade de conteúdo estrutural, decorrente da redução na síntese de fotoassimilados nas plantas que estão com menos luz incidente sob o dossel, há possibilidade de aumentos nos teores de proteína bruta (PB) e na fração digestível da forragem (BARROS et al., 2018; GEREMIA et al., 2018; SANTOS et al., 2018). Porém, vários fatores serão determinantes do valor nutritivo, tais como a espécie, o nível de sombreamento, a fertilidade do solo, a época do ano, dentre outros (Paciullo et al., 2017).
Quando as plantas forrageiras estão sob sombreamento, o maior teor de PB é decorrente da mudança de estrutura da parede celular, resultando em células menores e mais finas (GOBBI et al., 2011). Esse resultado é decorrente do retardo da maturidade das plantas em estágio vegetativo (NEEL et al., 2016). Há uma relação direta entre os teores de PB e massa de folhas, pois a forragem sombreada apresenta maior porcentagem de PB, no entanto, a produção de folhas é reduzida, ocasionando maior quantidade de PB por unidade de área (SOARES et al., 2009)
Apesar do melhor valor nutritivo das forrageiras em sistema sombreados, parte da proteína que é incrementada pode estar na forma não disponível aos microrganismos do rúmen. Nesses casos, a elevação da fração proteica não implicará em ganho de peso, pois não será transformada em proteína microbiana (DETMANN et al., 2014). Portanto, para alcançar maior produção animal com melhor eficiência em sistemas integrados, a suplementação vem sendo adotada como uma prática para complementar a dieta (forragem). O termo “complementar” é utilizado pois economicamente a oferta de suplemento é mais onerosa do que a oferta de forragem, logo não deve ser o alimento-base da dieta, e sim um complemento para cobrir as deficiências nutritivas que a forragem possa apresentar.
O fornecimento de suplemento em doses catalíticas pode intensificar a utilização da forragem, em condições em que a deficiência de nutrientes afete o consumo, digestão e absorção (PAULINO et al., 2006). Além disso, a suplementação é uma das estratégias de mitigação de metano. A adoção dessa estratégia juntamente com o sistema silvipastoril, pode ser uma alternativa para aumento nos estoques de carbono. A suplementação é importante uma vez que contribui na redução do metano entérico, e no tempo em que os animais
permanecem no sistema, reduzindo a quantidade de metano emitida por kg de carne produzido (GILL; SMITH; WILKINSON, 2010).
1.2 Emissão de gases de efeito estufa
A baixa eficiência dos sistemas de produção animal em pastagens degradadas ou em processo de degradação propicia a obtenção de baixos índices zootécnicos. Isso faz com que a pecuária seja apontada como uma das atividades com maior produção dos gases de efeito estufa (GEE) dentre as atividades agropecuárias, causando impactos negativos ao meio ambiente, por apresentar grandes quantidades de emissões de GEE por quilograma de produto animal produzido (SEEG, 2017).
O dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4), o óxido nitroso (N2O), os
clorofluorcarbonos (CFCs) e o ozônio (O3) são os principais gases causadores
do efeito estufa (IPCC, 2014). Existem várias fontes de produção do CH4, dentre
essas, destaca-se a fermentação entérica, a produção do arroz inundado, o tratamento anaeróbico dos resíduos de animais e as queimadas (PEREIRA et al., 2015). O óxido nitroso (N2O) é um gás proveniente do uso da adubação
nitrogenada, queima de resíduos agrícolas, incremento de dejetos dos animais nos solos, fixação biológica do nitrogênio e suas perdas (WORTH et al., 2016). O setor pecuário é responsável por grande parte das emissões totais de CO2 das atividades agropecuárias, onde 75% das emissões advém da
bovinocultura de corte e leite, 8% da produção vegetal, 8% da adubação nitrogenada e 9% de outras fontes (SEEG, 2017). O uso e a queima de combustíveis fósseis e renováveis e o uso de fertilizantes e inseticidas também contribuem para emissão do CO2 (POGUE et al., 2018).
A emissão total de metano pela fermentação entérica dos ruminantes proveniente da pecuária bovina no Brasil aumentou 4,14% nos últimos 5 anos, correspondendo a 57% de contribuição na emissão de GEE no setor agropecuário. A bovinocultura de corte e leite representam 87,2% da produção de metano via fermentação ruminal e 42% das emissões de metano via geração e manejo das fezes (MCTIC, 2017).
A produção de metano pela fermentação entérica contribui significativamente no acúmulo dos gases de efeito estufa, além disso, representa uma forma de perda de energia pelos ruminantes, causando ineficiência na
produção animal, sendo responsável pela perda de 2 a 12% da energia bruta (EB) do alimento ingerido (Johnson & Johnson, 1995).
A maior parte do metano produzido é eliminado pela eructação juntamente com o CO2 e traços de H+ (CODOGNOTO et al., 2014), porém parte desse
metano pode ser absorvido pelo epitélio ruminal, ser absorvido pela corrente sanguínea e ser eliminado pela expiração (KOZLOSKI, 2016). Dependendo do tipo de carboidrato ingerido, os microrganismos do rúmen modificam a relação dos AGV’s produzidos, alterando assim, a quantidade de H produzido (MORAIS et al., 2009).
A produção de metano entérico varia de acordo com a dieta e fatores relacionados ao alimento, como o consumo de forragem, composição nutritiva e a digestibilidade da dieta (DANIELSSON et al., 2017). Uso de dietas que reduzam a relação acetato:proprionato, e/ou tenha ação direta sobre os microrganismos produtores de H são estratégias de manipulação da fermentação ruminal para diminuir ou desviar a formação de metano entérico(POGUE et al., 2018). Fornecimento de alimentos de melhor valor nutritivo e a inclusão de suplementação alimentar, gera aumento da produtividade animal, ocasionando um ciclo de produção mais curto e consequente, redução da emissão de metano por unidade de produto animal (KNAPP et al., 2014; MAZZETTO et al., 2015; BROUCEK, 2017).
Patra & Lalhriatpuii (2016) constataram correlação positiva de 0,74; 0,60 e 0,49 entre a produção de metano e os constituintes FDN, FDA e lignina, respectivamente. Animais criados em pastagens tem a produção de metano afetada pela composição morfológica e química da forragem, pois a metanogênese está diretamente correlacionada com a digestibilidade da celulose e da hemicelulose (PEDREIRA et al., 2009; BERCHIELLI; MESSANA; CANESIN, 2012).
Considerando a importância da bovinocultura para a economia do país, torna-se necessário estabelecer estratégias sustentáveis que aumentem a produtividade e concomitantemente reduzam a emissão de GEE, principalmente o CH4 entérico, pois esse está diretamente correlacionado com a eficiência do
uso de energia pelos animais e seu desempenho (BERCHIELLI; MESSANA; CANESIN, 2012).
Dessa forma, a intensificação das fases de produção nos sistemas de produção de bovinos de corte, bem como, encurtamento do tempo para que as novilhas iniciem o ciclo reprodutivo são imprescindíveis. Para isso, o adequado manejo das pastagens e do pastejo, a suplementação alimentar, e sistemas alternativos como os silvipastoris são opções viáveis (BERCHIELLI; MESSANA; CANESIN, 2012).
A implantação de sistemas de produção que adotam o manejo do pastejo adequado às recomendações de uso de cada espécie e cultivar de forragem, otimiza o consumo de nutrientes, por ser uma estratégia em que os animais em pastejo tem acesso a melhor fonte alimentar em quantidade e qualidade. Savian et al. (2018) comprovou redução na emissão de CH4em 64% por unidade de
área, e em 170% por unidade de produto animal, quando a produção de ovinos em pastejo foi realizada em um novo sistema de lotação rotativa (baseado no comportamento ingestivo do animal) comparativamente ao sistema rotativo tradicional.
Os sistemas intensivos de produção animal em pastagens permitem que, em uma mesma unidade de área, seja elevado o número de animais produzidos. Isso é decorrente do melhor aproveitamento da forragem que mantem ótimos níveis produtivos e nutritivos, quando bem manejada. Cardoso et al. (2016), estudando a importância da intensificação da produção animal sobre a redução na produção de CH4, mostraram que essas reduções têm uma relação indireta,
uma vez que, é necessário menos área para produção da mesma quantidade de produto, quando é realizado o adequado manejo da pastagem. O autor relatou que em 320 m2 de área degradada se produz um quilo de carcaça, reduzindo
para 45 a 50 m2 a área para produção da mesma quantidade de produto, quando
se intensifica o sistema de produção.
A mitigação da emissão de CH4 pelos ruminantes é um efeito
proporcionado pelo potencial de sequestro de carbono que a forragem, as árvores e o aumento da matéria orgânica no solo geram. Essa interação aumenta a capacidade de compensação da emissão de metano advinda da fermentação entérica dos herbívoros, gerando balanço positivo de carbono nos sistemas integrados. Ou seja, a emissão de metano dos bovinos é mitigada pelo carbono fixado nos solos e na biomassa vegetal (PONTES et al., 2018).
Em estudo sobre a estimativa e cálculo de emissões de GEE com um banco de dados contendo diversos cenários de sistemas de produção de gado de corte do Brasil, Figueiredo et al. (2017) observaram que a produção de metano via fermentação entérica foi de 87, 61 e 51% em relação a emissões de gases total para os sistemas de pastagem degradada, pastagem bem manejada e integração lavoura pecuária floresta, respectivamente.
A mitigação das emissões de GEE em animais em pastejo torna-se um desafio devido à dificuldade de utilização de métodos para estimativa do consumo animal (HRISTOV et al., 2018). Logo, a utilização da estimativa de metano entérico por meio do método de fermentação ruminal in vitro, se torna uma ferramenta prática (MUETZEL; HUNT; TAVENDALE, 2014).
1.3 Incubação in vitro
Para avaliação de alimentos para ruminantes tem se usado a técnica de digestibilidade in vitro por apresentar forte correlação com os resultados de digestibilidade obtidos in vivo. O melhor controle das condições experimentais em ambientes in vitro, tem aumentado a aptidão para pesquisas que envolvem processos bioquímicos da fermentação ruminal e o conhecimento de microbiologia do rúmen (Benedeti et al., 2018; Patra & Yu, 2015).
A técnica in vitro permite o isolamento de características particulares do alimento, de maneira intrínsecas com controle de flutuações físico-químicas do ambiente. O método não é capaz de reproduzir inteiramente o ambiente ruminal. Nesse caso o alimento não passará por todo o processo digestivo, tais como: mastigação, ruminação, taxa de passagem, o que é a principal desvantagem do método in vitro (VAN SOEST, 1994).
O sistema de produção de gases in vitro permite estimar a digestibilidade da MS, indicando indiretamente os produtos finais da fermentação, como os gases CO2 e CH4, e os ácidos graxos de cadeia curta (RODRIGUES et al., 2017),
que são as principais fontes de energia para os ruminantes. O uso de técnicas in vitro para investigar os possíveis agentes mitigadores de metano é uma opção viável para os grupos de pesquisa com recurso financeiro limitados (YÁÑEZ-RUIZ et al., 2016).
Alguns cuidados devem ser considerados nas pesquisas in vitro, pois, as maiores variações nas análises de sistemas in vitro ocorrem com o uso de
líquidos ruminais. Isso fica evidente pela variabilidade entre espécies animais, raças, indivíduo, bem como os nutrientes contidos na dieta dos animais doadores e pelo preparo do líquido ruminal. Essas amostras estão sujeitas a fatores interferentes da população microbiana. Outros fatores também podem ser destacados como fonte de variação nos procedimentos experimentais: meio de cultura, volume de líquido ruminal em relação à solução tampão, ajuste adequado do pH da saliva artificial, disponibilidade de substratos e erros laboratoriais (JOHNSON, 1966; SILVA et al., 2017).
Apesar disso, o método in vitro é amplamente utilizado na nutrição animal por ser simples e os resultados serem obtidos em menor tempo, quando comparado com a digestibilidade in vivo, além disso, com menor custo e menos invasivo para o animal (VELÁSQUEZ et al., 2010). A produção de gases in vitro faz parte desta técnica e por meio da taxa e extensão que os constituintes dos alimentos são fermentados pelos microrganismos do rúmen, é possível compreender os parâmetros cinéticos das frações que compõem os alimentos (CABRAL et al., 2011).
2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Caracterização do sistema
O experimento foi realizado de acordo com os padrões éticos e aprovado pelo Comitê de Ética no Uso de Animais da Embrapa Agrossilvipastoril (protocolo nº 007/2016) na Embrapa Agrossilvipastoril, Sinop, Mato Grosso, Brasil (11º51’S, 55º37’W e 370 m altitude) no bioma Amazônia. O período experimental para coleta das amostras de forragem correspondeu a duas épocas de crescimento, 01 de novembro de 2016 a 14 de abril de 2017 (primeiro ano) e 10 de novembro de 2017 a 16 de abril de 2018 (segundo ano).
O clima da região, segundo o sistema Köppen é classificado como Am, clima de monções (ALVARES et al., 2013). Os dados climáticos foram obtidos no Posto Meteorológico Automático, situado a 500 metros da área experimental. No primeiro ano, a pluviosidade foi de 1602 mm e 1605 mm no segundo ano (Figura 1).
Figura 1. Balanço hídrico, pluviosidade (mm) e temperatura (ºC) na área experimental (outubro de 2016 a abril de 2018).
O solo é classificado como Rhodic Hapludox (Soil Survey Staff 2017), de relevo levemente inclinado, com textura caracterizada por 163 g kg-1 de areia
grossa, 179 g kg-1 de areia fina, 620 g kg-1 de argila e 38 g kg-1 de silte. A
amostragem do solo foi realizada a 0-10 cm de profundidade para a caracterização química do solo. As análises químicas médias do solo no SSP foram, respectivamente, as seguintes: pH (em água) = 4,83; matéria orgânica = 25,58 g dm-3; fósforo (Mehlich-1) = 4,56 mg dm-3; cálcio = 250,5 mg dm-3;
magnésio = 59,56 mg dm-3; potássio = 19,55 mg dm-3; H + Al = 5,90 cmolc dm-3;
soma de bases = 1,86 cmolc dm-3; capacidade de troca de cátions = 7,84 cmolc
dm-3.
O sistema foi implantado no verão 2011/2012 e estabelecido com renques de Eucalipto espaçados de 30 metros com linhas triplas (3 metros entre árvores x 3,5 metros entre linhas) no sentido leste-oeste, resultando em uma densidade de 270 árvores ha–1. Na sequência, entre os renques de árvores, foi estabelecido o capim-marandu. Em setembro de 2016, 50% das árvores foram desbastadas para melhorar o ambiente luminoso, resultando em uma densidade de 135 árvores ha–1. As árvores tinham 18 ± 1,7 m de altura em julho de 2016; 21 ± 2,2 m de julho de 2017e 28 ± 3 m em novembro de 2017.
No sistema de produção, o capim-marandu foi mantido sob pastejo desde novembro de 2015. Cada piquete possui uma área de 2 ha, sendo 0,5 ha ocupados com forragem e 1,5 ha com árvores, com três repetições (blocos) totalizando em 6 ha de área experimental. Foram aplicados 100 kg ha-1 ano-1 de
18 20 22 24 26 28 30 -200 -100 0 100 200 300 400 500 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 2016 2017 2017 2017 2018
Verão 2016/2017 Seca Verão 2017/2018
T em p er atu ra (º C ) B alan ço h íd rico e p lu v io sid ad e (m m
nitrogênio e potássio na formulação 20-0-20 em todos os piquetes, em duas aplicações de 50 kg ha-1. No primeiro ano, foram realizadas em 04/011/2016 e
30/01/2017. No segundo ano, as aplicações foram realizadas em 15/01/2018 e 08/03/2018.
A radiação fotossinteticamente ativa (RFA) foi obtida das estações meteorológicas alocadas a 7,5 e 15 m de distância, nos lados norte e sul do renque de árvores. As leituras foram realizadas a cada 10 segundos, fornecendo valores médios a cada 15 minutos durante o dia, durante todo o período experimental. A densidade média de fluxo de fótons fotossintéticos para ano 1 e ano 2 foram de 771 e 702 μmol m-2 s – 1, respectivamente.
2.2 Manejo de pastejo
O manejo de pastejo foi realizado utilizando o método de lotação contínua com taxa de lotação variável (ALLEN et al., 2011), para manter a estrutura do dossel na altura pré-determinada de 30 ± 5 cm. Cada piquete foi pastejado por três novilhos da raça Nelore (Bos taurus indicus L.), com peso corporal médio 375 kg, totalizando 9 animais em cada ano experimental. Outros novilhos extras (reguladores) foram colocados e removidos de cada piquete de acordo com a necessidade de manter o dossel na altura pré-determinada.
2.3 Massa, acúmulo e taxa de acúmulo de forragem
Massa de forragem (MF), acúmulo de forragem (AF) foram quantificadas a cada 28 dias. Para avaliação do AF, foram utilizadas gaiola de exclusão de pastejo (0,64 m2), utilizando o método das gaiolas emparelhadas (Klingman et
al., 1943). Oito gaiolas foram distribuídas em pontos representativos dos piquetes, quatro no lado norte e quatro no lado sul. De cada lado, duas gaiolas alocadas a 7,5 m, e duas gaiolas a 15 m do renque central. Para cada gaiola alocada era selecionado uma área (amostra pareada) ao nível do solo com a altura média do piquete, a fim de se obter uma estimativa da MF dentro da gaiola. As amostras de MF foram pesadas, subamostradas (~ 500 g) e secas a 55ºC por 72 horas em estufa de ventilação forçada para obtenção do peso seco.
O AF foi calculado como a diferença entre a MF dentro da gaiola no dia da amostragem (dia 28) e a MF medido no pasto fora da mesma gaiola no dia
em que a gaiola foi alocada (dia 0). A taxa de acúmulo de forragem (TAF) foi obtida dividindo o AF pelo número de dias em cada período.
2.4 Análises bromatológicas
Em fevereiro de 2017 e fevereiro de 2018, meses representativos da estação de crescimento, as amostras de forragem foram coletadas usando a técnica de pastejo simulado (Sollenberger & Cherney, 1995). Em cada unidade experimental, foram selecionados 50 locais que representavam a condição média do dossel. As amostras de forragem foram separadas em lâmina foliar, colmo (colmo + bainha) e material morto e uma subamostra (~ 500 g) foi seca em estufa de ventilação forçada a 55 ° C até peso constante e moído a 1 mm e 2 mm em um moinho de facas.
As amostras moídas (1 mm) foram analisadas para os teores de matéria seca (MS), matéria mineral (MM), proteína bruta (PB) (AOAC, 1900); fibra em detergente neutro (FDN; Mertens, 2002), fibra em detergente ácido (FDA) e lignina (Van Soest et al.,1991) Uma segunda subamostra foi moída a 2 mm para determinar a fibra em detergente neutro indigestível (FDNi) conforme Valente et al. (2011) obtida após a incubação em sacos (F57 Ankom®) in situ por 288 horas.
2.5 Incubação in vitro
Os tratamentos para incubação in vitro foram baseados na inclusão de 4 níveis de suplemento proteico (20% PB) na dieta dos animais com base na forragem do sistema silvipastoril.
O suplemento (Tabela 1) continha probióticos (Bacillus cereus, Enterococcus faecium, Lactobacillus acidophilus, Ruminobacter amylophilum, Ruminobacter succinogenes and Succinovibrio dextrinosolvens [~7×108 unidades formadoras de colônia kg–1]) e virginiamicina (210 mg kg–1).
Tabela 1 - Composição química do suplemento (g kg-1 suplemento) Ingredientes Suplemento1 Milho Moído 820 Sal Comum 50 Carbonato de Cálcio 47,6 Ureia Pecuária 46,4 Fosfato Bicálcico 30,7 Premix 5,3
1 Nível de garantia= proteína bruta: 200 g kg-1; nitrogênio não proteico: 135 g kg-1; cálcio 20 g kg
-1; sódio: 18 g kg-1; fósforo: 7000 mg kg-1; enxofre: 3000 mg kg-1; magnésio: 2000 mg kg-1; cobre:
170 mg kg-1; flúor: 100 mg kg-1; manganês: 64 mg kg-1; zinco: 50 mg kg-1; cobalto: 14 mg kg-1;
iodo: 8 mg kg-1 e selênio: 1 mg kg-1
Para estimativa de consumo, um novilho zebuíno com peso médio de 350 kg em pastejo durante a estação chuvosa foi utilizado como referência, assumindo 700 g d-1 de ganho médio diário (GMD), o qual é o dobro do ganho
médio do rebanho brasileiro (350 g d-1). A estimativa do consumo de matéria
seca (CMS) foi realizada por meio da seguinte equação (AZEVÊDO et al., 2016):
CMS (kg dia) = −1,912 + 0,900 x CMSs + 0,094 x 𝑃𝐶0,75 + 1,070 𝑥 𝐺𝑀𝐷 − 1,395 𝑥 𝐺𝑀𝐷2
Onde: CMSs = consumo de suplemento (kg dia-1); PC0,75 = peso corporal
metabólico (kg); GMD = ganho de peso médio diário (kg dia-1).
Desta forma os tratamentos avaliados foram: 1- 100% forragem (0 g kg-1
do PC); 2- 94% forragem e 6% suplemento (0,1 g kg-1 PC); 3- 89% forragem e
11% suplemento (0,2 g kg-1 PC); 4- 84% forragem e 16% suplemento (0,3 g kg-1
Tabela 2 - Composição química das dietas (g kg-1 MS)
Ano
1 2
Suplementação (g kg-1 do peso corporal)
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 0,1 0,2 0,3 0,4 MM1 8,4 9,0 9,6 10,3 11,0 9,2 9,7 10,3 10,9 11,6 MO2 91,5 91,3 91,7 92,6 94,0 90,3 90,2 90,7 91,6 93,0 PB3 11,1 11,7 12,4 13,1 14,0 14,2 14,7 15,2 15,8 16,5 FDN4 57,6 55,0 52,7 50,7 49,0 54,0 51,7 49,6 47,7 46,1 FDA5 29,3 27,7 26,3 25,0 23,8 27,4 26,0 24,6 23,4 22,3 FDNi6 18,0 17,2 16,5 15,9 15,4 14,7 14,1 13,6 13,1 12,7 Lignina 2,54 2,4 2,3 2,2 2,1 2,34 2,2 2,1 2,0 1,9
1MM: matéria mineral; 2MO: matéria orgânica; 3PB: proteína bruta; 4FDN: fibra em detergente
neutro; 5FDA: fibra em detergente ácido; 6FDNi: fibra em detergente neutro indigestível.
O suplemento foi moído em moinho de facas, com peneira de malha de 1,0 mm e utilizado para análises químicas e incubação in vitro. Foram quantificados os teores de MS, MM, PB, FDN, FDA e FDNi conforme os métodos utilizados para a análise da forragem (citados anteriormente).
O experimento de incubação in vitro seguiu a metodologia descrita por Mauricio et al. (1999). Antes de cada incubação, 250 mg de amostra (forragem e suplemento) foram acondicionadas em 6 frascos de vidro com 50 mL de volume total, conforme os tratamentos. Cada frasco foi pesado individualmente para obter a dieta desejada na incubação.
Na inoculação foi utilizado líquido ruminal com pH de 6,4 ± 0,13 e N-NH3
de 8,94 ± 1,39, proveniente de dois bovinos da raça Nelore, não-castrados e canulados no rúmen, mantidos em pastos de capim-marandu. O líquido ruminal foi mantido em frascos térmicos pré-aquecidos (39°C), transportado para o laboratório (~15 min.), e filtrado através de uma tripla camada de gaze sob aspersão de CO2.
Um dia antes da incubação foi preparado a solução tampão de McDougall (MCDOUGALL, 1948). A solução tampão foi adicionada a solução redutora (recém preparada), composta de 625 mg L-1 de HCl-cisteína e 1000 mg L-1 de
CO2 isento de oxigênio. O líquido ruminal filtrado foi então misturado com
solução total (solução tampão e solução redutora), a 39°C e aspersão contínua com CO2. Todos os frascos foram então preenchidos com 25 ml de líquido
ruminal tamponado, os quais foram imediatamente vedados com tampa de borracha e lacrados com lacre de alumínio, e colocados em equipamento com sistema de agitação orbital em “banho-maria” a 39°C. Após lacrar os frascos, os gases presentes no interior foram liberados por meio de uma agulha, e o tempo foi computado para a realização das leituras de pressão dos gases. Para descontar o volume de gás oriundo do líquido ruminal e da solução tampão, quatro frascos foram incubados sem amostra (branco), dessa forma, para cada tempo de leitura, o volume de gás dos frascos com amostra foi subtraído do volume dos frascos sem amostra.
Durante a incubação in vitro foram quantificados os gases produzidos, usando um transdutor de pressão, nos seguintes intervalos de tempo: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 36, 48, 72 e 96 horas. O procedimento de incubação foi repetido duas vezes, em sequência, totalizando doze repetições para cada tratamento.
O fator de partição (FP), que avalia a eficiência da fermentação, foi obtido da razão entre a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) e o volume de gás acumulado às 96 horas após a incubação (Blümmel et al., 1997).
2.5.1 Digestibilidade in vitro da matéria seca e fibra
Para avaliar a DIVMS e a digestibilidade da FDN (DIVFDN), três frascos da incubação foram colocados imediatamente em recipiente com gelo às 48 horas de incubação (tempo em que o suplemento já foi degradado), e após filtragem das amostras em sacos de TNT (100g/m²), os resíduos foram utilizados para determinar a DIVMS e DIVFDN, conforme os métodos padrões de MS (Silva & Queiroz, 2002) e FDN (MERTENS, 2002). A DIVMS e DIVFDN (D, g/kg) foi calculada conforme a seguinte equação, sendo a DIVFDN não descontada a matéria orgânica:
𝐷 = (𝑀 − (𝑅 − 𝐵)
𝑀 𝑥 1000
Onde: M= massa incubada de MS ou FDN (g); R é o resíduo não digerido de MS e FDN (g); e B é o resíduo MS ou FDN em sacos de filtro vazios (g).
2.5.2 Nitrogênio amoniacal e ácidos graxos voláteis
Após 48 horas de incubação, o fluido filtrado foi armazenado em tubos de 10 – 15 ml para posterior quantificação do nitrogênio amoniacal (N-NH3) e ácidos
graxos voláteis (AGV’s). O N-NH3 foi quantificado pelo método da reação
colorimétrica catalisada por indofenol (Chaney & Marbach, 1962).
Para análise de AGV’s, foi retirada uma sub amostra de 0,25 mL de cada frasco e adicionado 25 ml de H3PO4 (25%). As amostras foram centrifugadas
(14.000 rpm por cinco minutos) e o sobrenadante foi tratado com adição de acetato de etila. Os AGV’s foram quantificados pela injeção de 0,5 µL da fase orgânica em cromatógrafo gasoso (GC-MS Agilent 6890A), acoplado com uma coluna VF-Wax MS (30m x 250 µm x 0,5 µm) com gradiente de temperatura inicial de 80ºC – 150ºC (10ºC min-1). Foi utilizado Hélio 6.0 como gás de arraste
com razão de split: 50:1. Ácido acético, propiônico e butírico foram utilizados para a calibração da curva padrão.
2.5.3 Mensuração de metano
Para estimar a produção CH4, amostras de gás (0,5 ml) foram retiradas
de cada frasco após 48 horas de incubação, sem a liberação do gás, as quais foram acondicionadas em frascos de vidro sob condições de vácuo. Para a quantificação do CH4, foi feito a diluição da amostra com nitrogênio ultrapuro na
proporção 1:20 e, posteriormente, análises por cromatografia gasosa. Os níveis de CH4 foram quantificados pela injeção de 1 ml de gás em um cromatógrafo
gasoso (Modelo 2014, Shimadzu, Tóquio, Japão) equipado com um detector de ionização de chama (FID). O sistema é equipado com colunas de 1,8 m x 2,1 mm embalada com HayeSep (80/100 mesh), mantidas a 75°C durante toda análise. Foi utilizado nitrogênio ultrapuro como gás de arraste a um fluxo de 25 mL/min e a pressão do injetor mantida a 300 kPa. Para determinação da curva padrão foram utilizados quatro padrões de CH4 (White Martins, Sinop, Brasil). Os
picos de produção de gás foram identificados por comparação com o gás padrão.
2.6 Análises estatísticas
Os dados de forragem do sistema silvipastoril foram analisados utilizando as médias das distâncias (7,5 e 15 m) nos lados (norte e sul) das linhas das
árvores. As análises foram realizadas por meio do PROC GLIMMIX do SAS®
(SAS-Institute, 2013) considerando ano de avaliação, como efeito fixo, segundo o modelo:
Yijkl = µ + Ai + Bj + Ꞓijkl
Yijk = resposta esperada; µ = média/constante geral, associada ao experimento; Ai = efeito do ano i; Bj efeito do bloco (repetição) j NID(0,σ2b); Ꞓijk = erro experimental ~ ND (0,σ2Ꞓ).
As médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste Tukey a 5% de significância.
Para determinação dos parâmetros de cinética de fermentação in vitro, foi utilizado o modelo logístico de Schofield et al. (1994), por meio do procedimento de regressão não linear (PROC NLIN) do software SAS®.
𝑉𝑡 = 𝑉𝑓 𝑒𝑥𝑝{− 𝑒𝑥𝑝[1 + 𝑘ℯ(𝐿 − 𝑡)]} + 𝜀
Onde: V (t) = volume acumulado no tempo t (mL); Vf =volume final de gás (mL); k = taxa de digestão da fração (h-1); t = tempo de incubação (h); L = latência (h);
e = base dos logaritmos naturais e ɛ = erro aleatório.
A seleção do melhor modelo foi avaliada pelo cálculo do Critério de Informação de Akaike corrigido (AICc; Akaike, 1974). O AICc foi calculado pela soma dos erros quadrados, número de parâmetros estimados incluindo a variância residual, e o tamanho da amostra.
A análise estatística das estimativas dos parâmetros de cinética de fermentação e demais variáveis da incubação foram analisados utilizando o PROC GLIMMIX do SAS® com um modelo que incluiu níveis de suplementação
e ano de avaliação como efeito fixo. O efeito de incubação e bloco (repetição) foram considerados aleatórios, como segue o modelo:
Yijkl = µ + Si + Bj + Ik + eijk + Al + SAil(jk) + Ꞓijkl
Yijk = resposta esperada; µ = média/constante geral, associada ao experimento; Si = efeito do suplemento i; Bj efeito do bloco (repetição) j NID (0,σ2b); I
k = efeito da incubação k ~ NID(0,σ2k); eij = erro associado ao suplemento i, no bloco j e incubação k ~ NID (0,σ2e); A
l = efeito do ano l ; SAil(jk) = efeito da interação suplemento e ano, no bloco j e incubação k; Ꞓijk = erro experimental ~ ND (0,σ2Ꞓ).
Contrastes polinomiais (linear e quadrático) foram utilizados para determinar as respostas para níveis de suplementação a 5% de significância. Os graus de liberdade foram corrigidos usando o método Satterthwaite e a estrutura de covariância foi escolhida com base no Critério de Informação de Akaike (SAS Institute Inc., Cary, NC). As variáveis de resposta foram testadas quanto à normalidade usando o teste de Shapiro-Wilk. A análise de regressão segmentada foi realizada em alguns casos (AGV do segundo ano; propionato do primeiro e segundo ano; relação A: P; produção de CH4) usando o procedimento
de regressão não linear (PROC NLIN) do software SAS® para identificar o nível de suplementação em que o platô foi atingido.
3. RESULTADOS
A MF foi afetada pelo ano de avaliação ano (Tabela 3), com o maior valor no primeiro ano. A MF do segundo ano foi 30% menor que no primeiro ano.
Tabela 3. Produção do capim-marandu em sistema silvipastoril.
Variável Ano EPM P-valor
1 2
MF, kg MS ha-1 3330 2335 100 0,0008
AF, kg MS ha-1 12430 12440 499 0,9902
TAF, kg MS ha-1 d-1 64,9 59,90 2,27 0,1651
EPM: erro padrão da média.
MF: massa de forragem; AF: acúmulo de forragem; TAF: taxa de acúmulo de forragem.
A proporção de folhas e material morto da forragem da simulação de pastejo diferiram entre os anos (Tabela 4). O primeiro ano apresentou a menor lâmina foliar e as maiores proporções de material morto. O efeito de ano foi observado para todas as variáveis de composição química da forragem, exceto a lignina (P> 0,05; Tabela 4). As concentrações de MO, FDN, FDA e FDNi foram maiores no primeiro ano. A concentração de PB no segundo ano foi 21% maior que no primeiro ano.
Tabela 4. Composição morfológica da simulação de pastejo e composição química do capim-marandu em sistema silvipastoril.
Variável Ano EPM P-valor
1 2 g kg-1 Folha 747 855 19.8 0.0321 Colmo 91 60 15.5 0.1374 Material morto 162 85 16.1 0.0271 MS 286.6 233.6 24.6 <.0001 MM 84.7 92.4 2.8 <.0001 MO 915.2 903.3 4.6 0.0122 PB 111.2 142.5 5.4 <.0001 FDN 576.4 540.9 3.4 <.0001 FDA 293.1 274.7 8.5 <.0001 FDNi 180.5 147.3 5.2 0.0012 Lignina 25.4 23.4 1.0 0.2007
EPM: erro padrão da média.
MS: matéria seca; MM: matéria mineral; MO: matéria orgânica; PB: proteína bruta; FDN: fibra em detergente neutro; FDA: fibra em detergente ácido; FDNi: fibra em detergente neutro indigestível;
A suplementação afetou todos os parâmetros cinéticos (P<0.05; Tabela 5). Com o aumento nos níveis de suplementação, houve aumento linear para volume de gás assintótico e taxa de digestão, efeito quadrático para latência e decréscimo linear para tempo médio de digestão. Para o fator de partição, variável que explica a eficiência da fermentação, foi observado efeito quadrático. O efeito de ano também foi observado para todos os parâmetros cinéticos, com os menores valores de tempo de latência e tempo médio de digestão observado no primeiro ano (Tabela 5).
Tabela 5. Parâmetros cinéticos e ruminais do capim-marandu em sistema silvipastoril de acordo com os níveis de suplementação e ano de avaliação.
Variável Suplementação (g kg
-1 do peso corporal)
EPM Ano EPM
P-valor
Suplemento
0 0,1 0,2 0,3 0,4 1 2 A A x S L Q
Parâmetros cinéticos, às 96 h de incubação
Vf, mL g MO-1 221,92 224,80 227,68 230,56 233,44 6,23 222,83 232,49 6,29 0,0005 0,409 0,0006 0,149 Taxa de digestão, h-1 0,0178 0,0187 0,0192 0,0197 0,0211 0,0007 0,0190 0,0196 0,0007 0,0005 0,526 <,0001 0,335 Latência, h 3,58 3,80 4,14 4,45 5,49 1,06 4,60 3,99 1,06 0,0007 0,444 <,0001 0,011 Tempo médio de digestão, h 59,74 57,49 56,20 55,16 53,01 1,15 57,50 55,14 1,08 <,0001 0,739 <,0001 0,811 Fator de partição 1,41 1,49 1,51 1,51 1,51 0,03 1,47 1,51 0,03 0,017 0,568 0,004 0,037
Parâmetros ruminais, às 48 h de incubação Acetato, mM mol-1 57,44 59,88 57,14 58,83 57,58 1,20 59,44 56,91 0,70 0,025 0,077 0,781 0,610 Butirato, mM mol-1 15,79 16,93 14,87 15,83 16,46 0,52 16,16 15,79 0,57 0,422 0,618 0,753 0,214 A:P 2,29 2,24 2,21 2,21 2,22 0,10 2,39 2,04 0,05 0,226 0,467 <,0001 0,021 CH4, mL g OM-1 53,15 42,71 35,30 30,90 29,35 10,12 34,48 44,04 9,85 0,002 0,300 <,0001 0,008
EPM: erro padrão da média.
Vf = volume de gás cumulativo assintótico; A:P = relação acetato:propionato; CH4 = metano.
Não houve efeito da suplementação sobre as concentrações de acetato e butirato (P> 0,05; Tabela 5). Foi observado efeito quadrático para a relação A: P e para a produção de CH4. Houve um efeito de ano para a concentração de
acetato e produção de CH4. O primeiro ano apresentou maior concentração de
acetato. A produção de CH4 no primeiro ano foi 27,2% menor que no segundo
ano.
Houve interação ano x suplemento para DIVMS (P = 0,0070) e DIVFDN (P = 0,0133). A DIVMS do segundo ano foi, em média, 7,6% maior que a do primeiro ano (Tabela 6). Efeito linear para DIVMS foi observado no primeiro ano (P = 0,0002) e no segundo ano (P = 0,003). Para a DIVFDN, houve um efeito linear dos níveis de suplementação no primeiro (P = 0,0025) e no segundo ano (P = 0,0015).
Os AGV totais (acetato, propionato e butirato) foram afetados pela interação ano x suplemento (P = 0,0022; Tabela 6). O segundo ano apresentou maior concentração de AGV nos níveis de suplementação de 0,1 e 0,2 g kg-1 PC.
Houve efeito linear para os níveis de suplementação no primeiro ano (P = 0,0012) e efeito quadrático no segundo ano (P <0,0001).
Houve um efeito ano x suplemento para as concentrações de N-NH3 (P =
0,0153), propionato (P = 0,0005) (Tabela 6). A forragem do segundo ano apresentou maior N-NH3 para todos os níveis de suplementação e um aumento
linear foi observado nas concentrações de N-NH3 no primeiro ano (P = 0,0003).
Para propionato, houve um efeito quadrático no primeiro (P = 0,0315) e no segundo ano (P <0,0001).
Tabela 6. Digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS), digestibilidade in vitro da fibra em detergente neutro (DIVFDN), nitrogênio amoniacal (N-NH3), ácidos
graxos voláteis (AGV) e concentração de propionato às 48 horas da incubação in vitro do capim-marandu em sistema silvipastoril de acordo com os níveis de suplementação e ano de avaliação.
Ano Suplementação (g kg
-1 do peso corporal) Contraste
ortogonal† EPM 0 0,1 0,2 0,3 0,4 DIVMS, g kg-1 1 649,9b 660,5a 671,2b 681,8b 692,5b L* 14,5 2 697,3a 709,8a 722,4a 734,9a 747,4a L* 13,5 EPM 15,7 16,3 15,8 15,9 16,1 DIVFDN, g kg-1 1 598,4b 626,2b 654,0a 681,9b 709,7a L* 19,8 2 702,4a 716,2a 730,1a 744,0a 757,9a L* 6,5 EPM 13,2 13,5 13,6 13,2 13,2 N-NH3, mg dL-1 1 5,31b 5,79b 6,27b 6,74a 7,22a L* 0,18 2 7,31a 8,50a 8,64a 7,88a 8,43a ns 0,76 EPM 0,29 0,30 0,30 0,31 0,31 AGV, mM L-1 1 31,9a 33,7b 35,5b 37,3a 39,0a L* 2,8 2 33,8a 39,6a 42,4a 42,3a 39,2a L*,Q* 4,4 EPM 3,6 3,6 3,7 3,6 3,7 Propionato, mM mol-1 1 26,8a 24,9a 23,9b 23,8a 24,6b L*, Q* 1,4 2 26,2a 27,2a 27,9a 28,2a 28,3a L*, Q* 0,21 EPM 1,0 1,0 1,0 0,9 1,1
EPM: erro padrão da média.
†Contraste ortogonal para o efeito de níveis de suplementação; L = linear, Q = quadrático (P ≤ 0.05).
Médias na mesma coluna com diferentes letras sobrescritas diferem (P < .05) pelo teste Tukey-Kramer.
A análise de regressão segmentada identificou diferentes platôs para cada variável (Figura 2). Nenhum platô foi encontrado para o propionato do primeiro ano (P = 0,0638). O platô de produção de CH4 foi atingido no nível de
suplementação de 0,37 g kg-1 (P = 0,024). Houve redução da relação A: P até o
nível de suplementação de 0,28 g kg-1 PC (P = 0,035) e aumento no propionato
e AGV (segundo ano) até 0,36 (P = 0,007) e 0,24 g kg -1 PC (P = 0,015),
respectivamente.
Figura 2 - Análise de regressão segmentada com platô para metano (ml g MO-1); relação acetato:
propionato; propionato do segundo ano (mM mol-1) e ácidos graxos voláteis (mM L-1).
4. DISCUSSÃO
Apesar dos potenciais benefícios com a utilização dos SSP, a competição por luz entre às árvores e as forrageiras pode causar redução de luz incidente no dossel forrageiro, onde, dependendo dos níveis de redução na radiação fotossinteticamente ativa (RFA), a planta forrageira precisa adotar estratégias de adaptação para manter a produção e garantir a persistência (GOMES et al., 2019; NASCIMENTO et al., 2019). No SSP em estudo, a redução em RFA do primeiro para o segundo ano foi de apenas 9% (771 e 702 μmol m-2 s–1, nos anos
1 e 2, respectivamente), o que pode ter contribuído para a redução da MF no segundo ano, mas não foi suficiente para diminuir o AF e a TAF (Tabela 3). Além disso, essas pastagens receberam adubação de manutenção e manejo adequado do pastejo (altura do dossel a 30 cm) em um ambiente com alta
precipitação. Isso demonstra a importância do planejamento adequado do SSP para garantir a produção de forragem semelhante aos sistemas de monocultura de capim (CARVALHO et al., 2019; NASCIMENTO et al., 2019).
O aumento no valor nutritivo de plantas forrageiras em SSP é recorrente em diversos trabalhos (PACIULLO et al., 2014; GEREMIA et al., 2018; SANTOS et al., 2018). Além disso, as práticas de manejo e condições edafoclimáticas influenciam as características morfogênicas e estruturais das planta (DA SILVA & NASCIMENTO JÚNIOR, 2007). Essas características influenciam a composição química e a digestibilidade, que definirá o valor nutritivo das forrageiras (MINSON, 1990).
A concentração de PB da forragem no segundo ano foi maior devido à maior proporção de folhas (Tabela 4), pois as folhas concentram compostos responsáveis pela fotossíntese (e.g, clorofila e Rubisco) que apresentam grandes concentrações de N (EVANS, 1989). Paraiso et al. (2019), estudando gramíneas C4 no bioma Amazônia, também observaram maior concentração de PB quando a forragem apresentou maiores proporções foliares.
Em casos onde há uma maior MF, é necessário maior translocação de fotoassimilados, exigindo maior desenvolvimento da nervura central e dos colmos, ambos ricos em fibra (FAGUNDES et al., 2006). Esses fatores podem ter contribuído para os maiores teores de FDN e FDA no ano 1, justificados pela maior MF (Tabela 3).
A fermentação da forrageira do sistema silvipastoril sem adição suplemento (0 g kg-1 PC) gerou concentrações de amônia suficientes para
favorecer o crescimento de bactérias degradadoras de fibra (fibrolíticas), pois foi maior do que o mínimo recomendado (5 mg N-NH3 dL-1) para manutenção da
fermentação ruminal (RUSSEL et al., 1992). Entretanto, níveis superiores a 10 mg N-NH3 dL-1 devem ser mantidos no ambiente ruminal para assegurar a
adequada digestão da MS e níveis acima de 20 mg N-NH3 dL-1 contribuem para
aumento da ingestão de MS (LENG, 1990). No presente estudo, o aumento da concentração de N-NH3 pode ser atribuído ao aumento da PB nas dietas, o que
poderia resultar em aumento da PB degradável no rúmen. Por outro lado, no segundo ano, maiores concentrações de N-NH3 estariam associadas a maior
Existe uma relação direta entre os teores de fibra (FDN, FDA e FDNi) e PB com a digestibilidade de uma determinada forragem, quanto maior o teor de fibra e menor o teor de proteína, menor será a digestibilidade (HABERMANN et al., 2019). Além disso, a digestibilidade da forragem está diretamente relacionada à concentração de AGV no rúmen, que depende do nível de ingestão de alimentos e composição da dieta (HALL et al., 2015). Essa relação ocorreu em nosso estudo, onde, no primeiro ano, a forragem com maior quantidade de fibra (Tabela 4) apresentou menor digestibilidade, enquanto no segundo ano, a forragem com maior concentração de PB (Tabela 4), apresentou maior digestibilidade (Tabela 6). No segundo ano, quando a maior DIVMS foi registrada, as maiores concentrações de AGV também ocorreram (Tabela 6).
O maior teor de PB juntamente com os menores teores de FDN e FDA, indica que a forragem do segundo ano possui maior valor nutritivo. Quanto maior o valor nutritivo da forragem, menor os ganhos absolutos em DIVFDN com a adição do suplemento. Os valores vão de 598,4 para 709,4 g kg-1 (18,6%) no
primeiro ano e de 702,4 para 757,9 g kg-1 (7,9 %) no segundo ano.
Independente do ano, a adição de suplemento melhora a DIVMS e DIVFDN até o nível de suplementação de 0,4 g kg-1 PC. Para DIVMS, o valor
registrado em 0,4 g kg-1 PC no primeiro ano é inferior a 0 g kg-1 PC no segundo
ano. Isso significa que o nível de 0,4 g kg-1 PC no primeiro ano forneceu
digestibilidade menor do que 0 g kg-1 PC no segundo ano. Assim, um animal que
consome 0,4 g kg-1 PC de suplemento no primeiro ano pode ter os mesmos
resultados de desempenho que um animal que consome apenas forragem no segundo ano.
O manejo do pastejo permite que as espécies forrageira tenham melhores respostas fisiológicas, otimizando seu crescimento e consequentemente apresentando um bom valor nutritivo (EUCLIDES et al., 2019), atribuindo benefícios ao desempenho animal e à produtividade dos sistemas de produção. Com a forragem de melhor valor nutritivo (forragem do segundo ano), é possível atingir maiores resultados de produção animal. Em casos onde a forragem apresenta um déficit em proteína e/ou maiores teores de fibra (forragem do primeiro ano; Tabela 4), é necessário acrescentar a suplementação para atingir melhores resultados.
A taxa de digestão e a fermentação ruminal podem influenciar a eficiência alimentar e a produção de CH4 (LØVENDAHL et al., 2018), com isso, a partir da
análise desses fatores juntamente com os dados de emissões de CH4 é possível
obter informações sobre a eficiência dos sistemas pecuários (HILL et al., 2016). A taxa de digestão apresentou efeito linear conforme aumento do nível de suplemento na dieta, devido a maior digestibilidade do suplemento, o que influencia a digestibilidade da dieta total (SILVA et al., 2018; SANTOS et al., 2019). Ademais, a taxa de digestão no segundo ano foi maior devido ao menor teor de fibra e maior PB (Tabela 4).
Quanto maior é a taxa de passagem do alimento no rúmen, menor é o tempo de fermentação animal e consequentemente menor é a produção de CH4
por unidade de alimento (KNAPP et al., 2014). No presente estudo, a suplementação reduziu a produção de CH4 até o nível de suplementação 0,37 g
kg-1 PC, demonstrando que entre 0,3 e 0,4 g kg-1 de PC existe uma estabilização
na produção de CH4 (Figura 2). Além disso, a menor emissão de CH4 foi
registrada no primeiro ano, embora os teores de fibra fossem mais elevados do que no segundo ano. O CH4 está associado a degradação da fibra (Johnson &
Johnson, 1995), portanto esperava-se uma menor emissão de CH4 no primeiro
ano.
Embora a produção de CH4 tenha aumentado no segundo ano, há uma
grande variabilidade na análise, evidenciada pelo alto erro padrão da média. No entanto, à medida que o nível de suplementação foi aumentado, a produção de CH4 foi reduzida para 0,37 g kg-1 de PC.
A produção de metano é explicada pela produção de AGV, onde, quanto menor a relação A:P ou quanto maior a produção de propionato, menor a produção de metano, devido a menor quantidade de H+ no meio (JANSSEN,
2010). Além disso, a produção de AGV é a principal fonte de energia para os ruminantes (BERGMAN, 1990). Em nosso estudo, houve uma redução na relação A: P até o nível de suplementação de 0,28 g kg-1 PC e um aumento nos
níveis de propionato (segundo ano) e AGV até os níveis de suplementação de 0,36 e 0,24 g kg-1 PC, respectivamente (Figura 2).
A redução na relação A: P indica que as grandes respostas animais ocorrem no nível de suplementação de 0,3 g kg-1 PC. Isso corrobora com
