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RELATÓRIO PARCIAL DE AUXÍLIO À PESQUISA Período 02/05/2016 a 02/11/2016

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RELATÓRIO PARCIAL DE AUXÍLIO À PESQUISA

Período 02/05/2016 a 02/11/2016

Projeto Agrisus No: 1447/15

Título da Pesquisa: Sistemas Integrados de Produção Agropecuária para a Sustentabilidade da Lavoura Orizícola em Terras Baixas

Interessado: IBANOR ANGHINONI

Instituição: UFRGS – Faculdade de Agronomia – Departamento de Solos Local da Pesquisa: Campo – Fazenda Corticeiras – Cristal RS

Laboratório – Departamento de Solos – Porto Alegre RS Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ 36.000,00

Vigência do Projeto: 29/12/14 a 02/05/17

RELATÓRIO PARCIAL DA PESQUISA

1. INTRODUÇÃO

O foco principal do projeto está na formatação, para o ambiente de terras baixas, de sistemas integrados de produção, tendo em vista a sustentabilidade, no médio e longo prazo, das atividades agropecuárias na metade Sul do RS. Atualmente, o meio rural nessa região do Estado é excessivamente dependente da cadeia produtiva do arroz e, portanto, de alto risco, pela volatilidade dos preços pagos ao produtor nos últimos anos. A orizicultura gaúcha ocupa hoje 1,2 milhão de hectares, o que representa 63% da produção nacional do cereal e gera mais de 200 mil empregos diretos e indiretos. A principal questão prática desse projeto visa combater a crescente descapitalização dos produtores de arroz no Estado, pelo esgotamento das fontes de financiamento a juros baixos para a produção agrícola e pecuária e sua comercialização. O binômio de produção arroz irrigado-pecuária extensiva é pouco diverso e de alto risco, também determinado pela dominância do sistema de arrendamento, gerando receita única para os parceiros: carne ao proprietário e arroz ao arrendatário. Por outro lado, a principal questão científica deste trabalho é a oportunidade de explorar sinergismos e propriedades emergentes, frutos de interações nos compartimentos solo-planta-animal-atmosfera de áreas que integram atividades de produção agrícola e pecuária continuadas, no tempo. Assim, ao longo do trabalho e no contexto da multi-inter-disciplinaridade, são desenvolvidas diversas ações nas temáticas que envolvem o manejo de plantas forrageiras, a produção e o comportamento animal, o manejo e a produção de grãos, características e propriedades do solo e produção e rendimento econômico do sistema, com o gerenciamento dos pesquisadores envolvidos.

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O trabalho em tela é de natureza público-privada, envolvendo a UFRGS, o IRGA, a Embrapa Pecuária Sul (Bagé RS) e Terras Baixas (Pelotas RS), a Fazenda Corticeiras o Serviço de Inteligência no Agronegócio (SIA) e a Integrar – Gestão e Inovação Agropecuária e se refere a uma plataforma de pesquisa que foi iniciada em março de 2013, no município de Cristal RS, distante de 160 km de Porto Alegre. Trata-se de um trabalho de longa duração (até junho de 2023) em uma área de 18 hectares e aborda sistemas de produção agrícola (arroz irrigado, soja e milho) e pecuária (bovinos de corte) em pastejo de inverno (azevém e/ou trevo branco + cornichão) e de verão (campo de sucessão e capim sudão). Os sistemas em estudo envolvem as variáveis diversidade e intensidade de modo a representar modelos de produção para os diferentes cenários nas terras baixas no Rio Grande do Sul, tendo o arroz como a cultura de referência. Os seguintes sistemas de produção são utilizados: 1. Sistema padrão (arroz-pousio); 2. Sucessão rápida, com baixa diversidade, 3. Rotação rápida, com moderada diversidade; 4. Rotação lenta, com alta diversidade; e 5. Rotação lenta, com baixa diversidade, conforme apresentado na Figura 1.

A pesquisa que trata o presente Relatório está organizada em cinco Estudos. Para efeito deste Relatório, serão descritas as atividades desenvolvidas no período de 02/01 a 02/05/2016, dentro de cada Estudo em realização.

Estudo 1. Crescimento e rendimento dos cultivos de verão

As atividades se referem ao acompanhamento do desenvolvido do cultivo de arroz, o qual retorna a todos os sistemas, fechando o primeiro ciclo do protocolo experimental. Essa fase é de extrema importância para verificação do efeito dos diferentes cultivos e manejos do solo empregados, no cultivo do arroz. Para melhor entendimento dos processos envolvidos na dinâmica da liberação de nutrientes, retomamos o período de transição entre os cultivos de inverno e de verão, em outubro de 2016, após a saída dos animais.

Para isso, se realizou a dessecação de todas as parcelas, preparação das taipas e semeadura do arroz. Nesse ano se optou por verificar o desenvolvimento de diferentes cultivares de arroz, semeadas as cultivares IRGA 424 RI e o híbrido Titan, a fim de se extrair o maior número de informações possíveis no que se refere ao desenvolvimento dessa cultura. Para avaliação do banco de sementes superficial e subsuperficial de todos os tratamentos, foram coletadas amostras de solo representativas de cada tratamento, antecedendo à semeadura, e processadas para verificação do banco de sementes de invasoras (principalmente arroz vermelho). Além dessa avaliação, foram aplicados experimentos adicionais com o objetivo de avaliar a eficiência do uso dos nutrientes pelo arroz. O experimento está sendo conduzido em blocos casualizados com 3 repetições e 6 tratamentos, sendo eles diferentes doses de N-P2O5-K2O, respectivamente: (0-0-0;

0-70-120; 50-70-0-70-120; 100-70-0-70-120; 150-70-0-70-120; 150-0-0). Além da produtividade ao final do ciclo, serão realizadas avaliações nutricionais no estádio V3 e no início do estádio reprodutivo, na folha bandeira e avaliando a absorção de nutrientes. Também será analisado o índice SPAD, com base no teor indireto de clorofila, durante todo o ciclo da cultura.

Com a finalidade de compreender os processos envolvidos na disponibilidade de nitrogênio afetada pelo tipo de manejo e cobertura do solo antecedente ao arroz, se reservou uma área de 12 x 15 m no sistema 2, 3 e 5 sem realizar dessecação do azevém. A semeadura e adubação foram realizadas normalmente, entretanto serão realizadas coletas periodicamente com objetivo de avaliar o teor de nitrogênio mineral do solo, a atividade enzimática da urease e o nitrogênio imobilizado na biomassa microbiana. Para

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isso, serão realizadas coletas semanais do solo, da camada 0-5 cm e levadas a laboratório, em ambiente refrigerado. As análises serão conduzidas até o estádio V8 da cultura do arroz, visando acompanhar a dinâmica da disponibilidade do nitrogênio para o arroz nos diferentes sistemas.

Por se ter iniciado o ciclo do arroz e os experimentos adicionais somente em outubro, os resultados desse estudo serão somente apresentados no relatório final do projeto.

Estudo 2. Produção e caracterização das forrageiras hibernais e desempenho animal no inverno

Neste estudo foram avaliados tanto os atributos da pastagem quanto o desempenho dos animais que permaneceram durante a fase pastagem. Para tanto, foram realizadas avaliações de altura, massa, taxa de acúmulo e pesagem dos animais. Para cálculo da altura média, foram medidos 150 pontos aleatórios por potreiro a cada mês com um bastão graduado (sward stick), já para avaliação da massa, foram realizados cortes de 0,25m² próximos à superfície do solo e correlacionados com sua altura a fim de se ter a massa média do potreiro. A taxa de acúmulo foi obtida a cada 28 dias pelo corte de uma área e exclusão de uma área semelhante com uma gaiola de exclusão de pastejo (Figura 1.). Em relação ao desempenho animal, foram utilizados bovinos com aproximadamente seis meses de idade, sendo machos da raça britânica Devon. As pesagens foram realizadas sempre após jejum de sólidos e líquidos de 12 horas. Neste inverno todos os potreiros foram semeados com suas respectivas espécies forrageiras (azevém, trevo branco e cornichão – ambas leguminosas inoculadas) para manutenção dos tratamentos.

Figura 1. Demonstração de uma área de exclusão por gaiola de contensão, utilizada a fim

de se obter o crescimento da pastagem durante um período de 28 dias.

Estudo 3. Balanço e ciclagem de nutrientes

O tecido vegetal residual da parte aérea das culturas e das pastagens foi colocado em sacos de decomposição, nas respectivas parcelas. Sua decomposição foi avaliada na

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cultura sucessora de cada sistema de produção. As folhas de soja quando apresentavam senescência de 50% foram colocadas separadamente das hastes nos sacos de decomposição. O esterco produzido foi coletado durante o pastejo e também colocado em sacos de decomposição a ser avaliados nos cultivos subsequentes nos respectivos sistemas. No total, foram distribuídos 11 sacos de decomposição de cada resíduo em cada parcela, que foram coletados progressivamente, sendo 4 semanais, 3 quinzenais, 3 mensais e 1 bimensal.

Os modelos utilizados para o cálculo das taxas de decomposição consideram que a MS e a liberação de nutrientes ocorre em dois compartimentos. O primeiro compartimento demonstra apenas a decomposição da fração lábil. No segundo, ambas as frações são decompostas a uma taxa constante, sendo maior no compartimento lábil do que no recalcitrante.

A partir dos valores da constante de decomposição da MS ou de liberação de nutrientes de cada compartimento, foi calculado o tempo de meia vida (t1/2), ou seja, o

tempo necessário para que 50% da MS ou da liberação dos nutrientes daquele compartimento seja decomposto ou liberado, conforme equação proposta por Paul e Clark (1996): t1/2 = 0,693 / k(a,b).

RESULTADOS E SUA DISCUSSÃO

Os resultados são apresentados de forma sumarizada e sua interpretação conjunta dentro da lógica dos sistemas, incluindo sempre que necessário, os resultados do histórico do experimento. No período entre abril e novembro do corrente ano, foram conduzidos os tratamentos com pastejo. A implantação da pastagem foi satisfatória nos tratamentos 2, 3 e 5 (figura 2). Já o tratamento 4 não foi avaliado em função do não estabelecimento da pastagem (no verão precedente foi cultivado milho e, somado a sua palhada, foram aportados 7 toneladas de matéria seca de papuã).

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Figura 2. Estabelecimento do azevém nos diferentes sistemas de produção do protocolo

(tratamento 2, tratamento 3 e tratamento 5).

O pastoreio iniciou em 16 de junho no tratamento 5 (campo de sucessão), alongando-se até 28 de setembro, totalizando 104 dias. Já nos tratamentos 2 (após arroz) e 3 (após soja) o pastoreio começou em 4 de julho, ambos foram finalizados juntos ao tratamento 5, totalizando 86 e 62 dias de pastejo, respectivamente. O tratamento 2 teve um período de interrupção do pastejo em função do desmanche das taipas na área. Na figura 3 é possível visualizar uma linha do tempo do inverno de 2016.

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Figura 3. Linha de tempo demonstrando o peso de entrada e saída dos animais,

indicando o ganho médio diário animal e período de pastejo, nos diferentes sistemas.

As cargas animais foram ajustadas ao longo do período de pastejo, começando sempre com 3 animais testes, que permaneceram durante todo o período, nos quais foi avaliado o desempenho individual. Além destes, animais reguladores foram utilizados, o que pode ser verificado na tabela 1. Os desempenhos individuais foram satisfatórios, já os desempenhos por área foram decorrentes dos períodos de ocupação e cargas utilizadas.

Tratamento 5 BLOCO 1 BLOCO 2 BLOCO 3

Nº de hectares 1,33 1,21 1,23

Carga (kg de peso vivo)/ha entre 16.06 e 04.07 454 483 441

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Carga/ha entre 12.09 e 28.09 1.046 1.259 1.463

Carga/ha média 776 818 867

Nº médio de animais 3,62 4,1 4,2

Produção por hectare (kg de peso vivo) 293,3 326,4 443,43

Tratamento 3 BLOCO 1 BLOCO 2 BLOCO 3

Nº de hectares 1,49 1,23 1,23

Carga (kg de peso vivo)/ha entre 04.07 e 12.09 361 458 504

Carga/ha entre 12.09 e 28.09 615 689 737

Carga/ha média 406 504 549

Nº médio de animais 2,14 2,59 2,59

Produção por hectare (kg de peso vivo) 189,4 191,3 225,1

Tratamento 2 BLOCO 1 BLOCO 2 BLOCO 3

Nº de hectares 0,99 0,95 1,00

Carga (kg de peso vivo)/ha entre 04.07 e 12.09 306 308 455

Carga/ha entre 12.09 e 28.09 384 334 473

Carga/ha média 879 921 1056

Nº médio de animais 493 481 622

Produção por hectare (kg de peso vivo) 107,8 69,79 126,45 Tabela 1. Carga animal, número de animais e produção de kg de peso vivo por ha nos 3

blocos dos diferentes tratamentos (2, 3 e 5).

Em relação aos dados da pastagem, as alturas e massas de forragem foram compilados e estão dispostos na figura 4.

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Figura 4. Altura e massa da forragem nos 3 blocos dos diferentes tratamentos (tratamento

2, 3 e 5).

No que se refere ao estudo de ciclagem e balanço de nutrientes, a cinética do processo de decomposição, em todos os sistemas, no resíduo das coberturas de inverno (resteva, azevém e azevém + trevo branco) apresentaram um padrão semelhante com uma rápida decomposição inicial seguida de uma mais lenta (Figura 5). Aos 26 dias do início da decomposição dos sacos colocados no campo, a MSR era de 26, 25, 19 e 44% para os Sistemas 1, 2, 3 e 4, respectivamente. Este resultado não representa o que se esperava, pois o Sistema 4 inclui consórcio de azevém e trevo branco e sua composição química não diferiu das demais pastagens (Tabela 2), apresentando ainda a menor taxa de decomposição

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e o maior tempo de meia vida da fração lábil (Tabela 3). No entanto, a cultura sucessora no Sistema 4 daquele ano foi a soja, e os demais foram cultivados com arroz irrigado. Além do compartimento lábil não ser influenciado pela hipoxia, principalmente em fase inicial, a lâmina de água solubiliza os compostos dessa fração e os lixivia com maior facilidade. Isso fez com que essa fração diminua mais rapidamente nos resíduos colocados nas parcelas cultivadas com arroz irrigado. Ainda que houvesse diferença no compartimento lábil, aos 147 dias, a MSR foi semelhante (média 5 %) em todos os sistemas (Figura 5).

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Tabela 2. Características dos resíduos das culturas em Planossolo Háplico em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em

terras baixas

Safr

a Sistemas

Parte aérea das

culturas Carbono Nitrogêni o Relação C:N Lignin a Hemicelulo se Celulos e Índice lignocelulósico1 --- g kg-1 --- --- % --- 2014 1 Resteva pousio 372.2 18.8 20 9 25 18 0.34 2 Azevém 382.1 18.9 22 3 26 25 0.11 4 Azevém+trevo branco 383.4 16.2 24 5 28 22 0.19 5 Azevém+trevo branco+cornichão 398.6 16.7 24 5 30 25 0.18 2014/2015 1,2,3 Arroz 378.5 3.6 108 3 31 39 0.08 4 Soja (folha) 509.0 17.1 30 8 12 13 0.39 4 Soja (haste+vagem) 485.0 6.7 74 11 19 40 0.21 2015 1 Resteva pousio 461.0 18.4 25 6 32 26 0.18 2,3 Azevém 454.3 17.7 26 4 26 25 0.15 4 Azevém+trevo branco 462.9 21.3 23 5 20 25 0.17 2015/2016 1,2 Arroz 437.5 4.5 104 4 26 38 0.10 3 Soja (folha) 439.2 25.0 18 12 15 14 0.45 3 Soja (haste+vagem) 433.9 5.3 82 14 19 41 0.25 4 milho 424.4 4.0 106 4 38 36 0.10 5 Campo de sucessão 397.5 10.8 37 5 36 28 0.14 1

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Tempo (dias) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 M S rem a n e scen te (% ) 0 20 40 60 80 100 120 S1 - Resteva S2 - Azevém S3 - Azevém

S4 - Azevém + Trevo branco

Figura 5. Matéria seca remanescente de diferentes pastagens hibernais em cultivos de verão em

sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas. Os cultivos foram: S1- Arroz; S2- Arroz; S3- Arroz; S4- Soja, em terras baixas, na safra 2014/2015.

As culturas de verão da safra 2014/2015 avaliadas, foram a parte aérea do arroz e separadamente as folhas e haste + vagem da soja (Figura 6). O processo de decomposição para o arroz foi semelhante nos Sistemas S1, S2 e S3, sendo melhor representado pelo modelo assintótico. Este considera que apenas a MS do compartimento lábil foi transformada, diminuindo a uma taxa constante. A decomposição foi mais rápida no sistemas que não ocorreu o revolvimento do solo e tinha a presença do animal pastejando (S2 e S3). Aos 111 dias do início da decomposição, os Sistemas 2 e 3 apresentavam 58 e 56 % da MSR enquanto que o sistema com revolvimento (S1) ainda apresentava 78% (Tabela 3). Embora tenha sido decomposto 60% da palha do arroz, ainda permaneceu entorno de 4 t ha-1 após 206 dias. Em sistemas de semeadura direta, a palha que permanece na superfície auxilia na proteção do solo contra a erosão e do impacto da chuva. Porém, quando essa palha não for bem distribuída, além da dificuldade do estabelecimento da pastagem sucessiva, poderá haver problemas com a semeadura do arroz no próximo ano, principalmente, por não haver semeadoras adaptadas para esses sistemas.

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Tempo (dias) 0 50 100 150 200 250 M S rem a n e scen te (% ) 0 20 40 60 80 100 120 Arroz (S1) Arroz (S2) Arroz (S3) Soja C+V (S4) Soja Folha (S4)

Figura 6. Matéria seca remanescente de diferentes cultivos de verão em pastagem hibernal, em

sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA), em terras baixas em 2015. As pastagens de inverno foram: S1- Resteva do arroz com revolvimento do solo; S2 – Azevém (Az); S3 – Az; S4 – Az+trevo branco (TB); S5 – Az+TB+cornichão. Os sitemas S2, S3, S4 e S5 em pastejo.

Tabela 3. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial duplo) aos valores medidos de matéria seca

remanescente, constantes de decomposição (ka e kb) e tempo de meia vida (t1/2) de cada

compartimento e valores de R2 em cada sistema, em Planossolo Háplico em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas

Matéria seca remanescente (MSR)1 t1/2

Sistema Cultivo Comp.A ka kb A 100-A R2

% --- dia-1 --- --- dias ---

1 Resteva 79,1 0,055 0,022 13 60 0,97

2 Azevém 53,7 0,046 0,046 15 15 0,98

3 Azevém 55,7 0,055 0,055 13 13 0,97

4 Azevém + trevo branco 94,9 0,040 0,001 18 348 0,98

1 MSR = A e(-kat) + (100-A) e(-kbt)

O resíduo da soja (folha e haste + vagem) apresentou cinética do processo de decomposição diferenciada, sendo mais rápida no começo, seguida de uma mais lenta (Figura 6). Além da fração lábil da haste+vagem tenha sido menor nesse compartimento, a taxa de decomposição dessa fração foi também menor que a da folha (Tabela 4). No entanto, a folha senesceu e caiu em torno de 30 dias antes da colheita e apresentou um tempo de meia vida de somente 22 dias para o

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compartimento lábil. Isto ressalta a importância do sistema planta-colhe, diminuindo o período entre o cultivo e a pastagem sucessiva. Embora a folha da soja apresente um alto índice lignocelulósico (LCI) (Tabela 2), o N não é limitante, pois a fração lábil é rapidamente decomposta e o C imobilizado temporariamente pelos microrganismos. A fabácea apresenta alta eficiência de uso do carbono pelos microrganismos (Soong et al., 2015), incorporando-o à MOS. Já o arroz apresenta relação C/N da parte aérea maior que a da soja (Tabela 4), necessitando maior quantidade de N para decompor o resíduo (Said-Pullicino et al., 2014).

Tabela 4. Parâmetros dos modelos ajustados (simples e duplo) aos valores medidos de matéria seca

remanescente, constantes de decomposição (ka e kb) e tempo de meia vida (t1/2) de cada

compartimento e valores de R2 em cada sistema em Planossolo Háplico em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas

Matéria seca remanescente (MSR)1 t1/2

Sistema Cultivo Biomassa Comp. A ka kb A 100-A R2

% --- dia-1 --- --- dias ---

1 Arroz Parte aérea (PA) 99.1 a(2) 0.003 c 220 a 0.93

2 Arroz PA 99.5 a 0.004 c 156 b 0.99

3 Arroz PA 98.1 a 0.005 c 146 b 0.99

4 Soja Haste + vagem 29.6 b 0.075 a 0.003 9 c 217 0.99

5 Soja Folha 65.0 c 0.032 b 0.001 22 c 495 0.96

1 MSR = A e(-kat) + (100-A) nos tratamentos 4 e 5; MSR = A e(-kat) + (100-A) e(-kbt) nos tratamentos 1 e 2. 2

Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem entre si (Tukey, p<0,05).

3. CONCLUSÕES

O objetivo principal do presente trabalho, de desenvolver sistemas de produção agropecuária para a sustentabilidade da lavoura arrozeira nas terras baixas da metade sul do Rio Grande do Sul está sendo fortemente atendido. Apesar das dificuldades ocorridas, está se conseguindo realizar o experimento dentro dos preceitos de agricultura conservacionista, com altas produtividades e diversificação de culturas e integração com a pecuária de corte e, ainda, com melhoria e preservação do solo e do ambiente que o circunda. O final da primeira fase do protocolo fortalece essas avaliações e trará grandes e importantes informações, principalmente no que se refere à dinâmica do fornecimento de nutrientes para a cultura, nos diferentes sistemas adotados.

Porto Alegre, 02 de novembro de 2016.

Ibanor Anghinoni Coordenador do Projeto

Referências

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