Produtividade e valor nutritivo de pastagens tendo como base o capim elefante em consórcio com amendoim forrageiro estolonífero

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(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA. Aline Cardoso Vieira. PRODUTIVIDADE E VALOR NUTRITIVO DE PASTAGENS TENDO COMO BASE O CAPIM ELEFANTE EM CONSÓRCIO COM AMENDOIM FORRAGEIRO ESTOLONÍFERO. Santa Maria, RS 2018.

(2) Aline Cardoso Vieira. PRODUTIVIDADE E VALOR NUTRITIVO DE PASTAGENS TENDO COMO BASE O CAPIM ELEFANTE EM CONSÓRCIO COM AMENDOIM FORRAGEIRO ESTOLONÍFERO. Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-graduação em Zootecnia, Área de Concentração Produção Animal/Bovinocultura de Leite, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Mestra em Zootecnia. Orientador: Prof. Dr. Clair Jorge Olivo. Santa Maria, RS 2018.

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(5) AGRADECIMENTOS. Primeiramente a Deus, por ser meu guia nas estradas da vida e por colocar em meu caminho pessoas maravilhosas com quem sempre posso contar Aos meu pais, Jair e Maria, por terem me dado a vida, a educação, me ensinarem a sonhar e por suportarem junto a mim a distância que nos separa, sempre me apoiando e incentivando a seguir em frente Aos meus irmãos Anderson e Andreline, por sempre me incentivarem. Ao meu namorado, Dionatan, por estar ao meu lado me fortalecendo a cada novo desafio. Aos meus sogros, Vilmar e Cledi, pelo apoio, incentivo e pela palavra amiga sempre que necessário. Ao professor Clair Jorge Olivo, por me orientar, pela paciência e pelos ensinamentos valorosos. Aos amigos, que estiveram ao meu lado, sempre dispostos a ajudar. Aos amigos adquiridos em Santa Maria, que tornaram minha estadia mais leve. Obrigada pelas conversas, choques culturais e pela companhia ao longo desse período. Aos estagiários e pós-graduandos do Laboratório de Bovinocultura de Leite, pela colaboração ao longo do estudo, pela amizade, e toda a ajuda e conhecimento que dividiram comigo. Aos professores e funcionários do Curso de Pós-graduação em Zootecnia, que contribuíram de uma forma ou outra para a conquista desse título. Ao CNPq pela bolsa de estudos A UFSM pelo aperfeiçoamento profissional e por ser meu lar ao longo do curso. Muito obrigada a todos que contribuíram de alguma forma para essa conquista..

(6) RESUMO. Dissertação de Mestrado Programa de Pós-graduação em Zootecnia Universidade Federal de Santa Maria. PRODUTIVIDADE E VALOR NUTRITIVO DE PASTAGENS TENDO COMO BASE O CAPIM ELEFANTE EM CONSÓRCIO COM AMENDOIM FORRAGEIRO ESTOLONÍFERO. AUTOR: ALINE CARDOSO VIEIRA ORIENTADOR: CLAIR JORGE OLIVO DATA E LOCAL DA DEFESA: SANTA MARIA, 19 DE MARÇO DE 2018. O aumento da produção de forragem de capim-elefante é obtido com altos níveis de fertilizante nitrogenado. O amendoim forrageiro estolonífero é reconhecido pela capacidade de fixar nitrogênio, alta produção de biomassa com elevado valor nutritivo e persistência sob pastejo. O consórcio de gramíneas e leguminosas pode ser uma opção para aumentar a produção, a qualidade da forragem e a rentabilidade e a sustentabilidade do sistema forrageiro. Os efeitos da inclusão de amendoim forrageiro com pastagem à base de capim-elefante ainda são pouco conhecidos. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a produção e o valor nutritivo da forragem, a resposta animal de pastagens, constituídas por distintos níveis de amendoim forrageiro em consórcio com capim elefante, em sistemas de produção de baixos insumos. Foram constituídos três tratamentos, sendo, três sistemas forrageiros, tendo como base o capimelefante (CE) (1 - controle); amendoim forrageiro (AF), baixa densidade na massa de forragem + CE (2) ; AF, alta densidade na massa de forragem + CE (3). O experimento foi realizado de maio de 2016 a abril de 2017. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com três tratamentos (sistemas forrageiros) três repetições (piquetes) com medidas repetidas no tempo (ciclos de pastejo). As amostras de forragem foram coletadas ao pré- e pós-pastejo para avaliar a pastagem e a resposta animal. Foram coletadas amostras de lâminas foliares do capim elefante e de outras gramíneas acompanhantes do amendoim forrageiro para análise do teor de proteína bruta, digestibilidade in situ da matéria orgânica e estimativa de nutrientes digestíveis totais. Os valores médios de rendimento de forragem, consumo de forragem e taxa de lotação foram 16,2; 19,16 e 20,53 t ha-1 ano-1; 1,33; 1,21 e 1,49 % do peso corporal; 2,63; 3,37 e 3,67 UA ha-1; a proteína bruta do capim elefante foi 19,67; 19,92 e 20,30 %; e das outras gramíneas 12,70; 15,82 e 16,82 % para os respectivos sistemas forrageiros. A digestibilidade in situ da matéria orgânica e os nutrientes digestíveis totais não foram afetados pela presença do amendoim forrageiro. Os melhores resultados foram encontrados nos sistemas com leguminosas. Palavras-chave: Arachis pintoi, Pennisetum purpureum, pastagens consorciadas, vacas em lactação, sistemas de produção..

(7) ABSTRACT. Dissertation of Mastership Animal Science Post-Graduation Program Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brazil. PRODUCTIVITY AND NUTRITIVE VALUE OF ELEPHANT GRASS PASTURE SYSTEMS-BASED MIXED TO STOLONIFEROUS PERENNIAL PEANUT.. AUTHOR: ALINE CARDOSO VIEIRA ADVISOR: CLAIR JORGE OLIVO DATE AND DEFENSE’S PLACE: SANTA MARIA, MARCH 19th OF 2018. The increase in elephant grass forage production is obtained with high levels of nitrogen fertilizer. The stoloniferous perennial peanut is well recognized for it’s ability to fix nitrogen, high biomass production with elevated nutritive value and persistence under grazing. Pasture mixed grass-legume may be an option to increase the production, the forage quality, profitability and sustainability of forage systems. The effects of perennial peanut mixed with elephant grass-based pasture are still little known. Then, the aim of this research was to evaluate the herbage yield, nutritive value of forage and animal responses of pastures, constituted by different levels of perennial peanut on forage mass mixture with elephant grass in low-input systems. Three grazing systems with elephant grass-based (EG) (1 - control); forage peanut (FP), low-density in the forage mass + EG (2); FP, high-density in the forage mass + EG (3) were evaluated. The experiment was carried out from may 2016 to april 2017. Experimental design was completely randomized with three treatments (grazing systems), three replicates (paddocks) in completely split-plot time (grazing cycles). Forage samples were collected on pre and post-graze to evaluate the pasture and animal responses. Leaf blades samples of elephant grass and the others companion grasses of forage peanut were collected to analyze crude protein, in situ digestible organic matter and total digestible nutrients. The mean values of herbage yield, forage intake and stocking rate were 16.21, 19.16 and 20.53 t/ha.year; 1.33, 1.21 and 1.49 % of body weight; 2.63, 3.37 and 3.67 AU/ha; the crude protein of elephant grass were 19.67, 19.92 and 20.30 % and the others grasses 12.70, 15.82 and 16.82 % for the respective forage systems. The in situ digestible organic matter and total digestible nutrients were not affected by the different treatments. Better results were found with grasses-legume systems. Key-words: Arachis pintoi, Pennisetum purpureum, mixed pastures, lactating cows, production systems..

(8) LISTA DE TABELAS Table 1 – Herbage mass, morphological composition of elephant grass and botanical composition of three pasture systems (PS), Santa Maria, RS, Brazil, 2016 to 2017. ............................................................................................................................... 32 Table 2 – Forage productivity of three pasture systems, Santa Maria, RS, Brazil, 2016 to 2017. ............................................................................................................................... 33 Table 3 – Nutritional Value of the grasses on three pasture systems (PS), Santa Maria, RS, Brazil, 2016 to 2017. ............................................................................................. 34 Table 4 – Animal responses on the three pasture systems, Santa Maria, RS, Brazil, 2016 to 2017. ...................................................................................................................... 35.

(9) SUMÁRIO CAPÍTULO 1 ............................................................................................................................ 9 1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS ........................................................................................ 9. 1.1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 9. 1.2. HIPÓTESES .................................................................................................................. 10. 1.3. OBJETIVOS .................................................................................................................. 10. 1.4. ESTRUTURA DO TRABALHO .................................................................................. 11. CAPÍTULO 2 .......................................................................................................................... 12 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 12. 2.1. AMENDOIM FORRAGEIRO ...................................................................................... 12. 2.2. CAPIM ELEFANTE ..................................................................................................... 13. 2.3. AZEVÉM ANUAL ....................................................................................................... 14. 2.4. ESPÉCIES DE CRESCIMENTO ESPONTÂNEO ...................................................... 15. 2.5. CONSÓRCIO GRAMÍNEA – LEGUMINOSA ........................................................... 16. CAPÍTULO 3 .......................................................................................................................... 18 3 PRODUCTIVITY AND NUTRITIVE VALUE OF ELEPHANT GRASS PASTURE-BASED SYSTEMS MIXED WITH STOLONIFEROUS PERENNIAL PEANUT .................................................................................................................................. 18 3.1. ABSTRACT .................................................................................................................. 18. 3.2. INTRODUCTION ......................................................................................................... 19. 3.3. MATERIALS AND METHODS .................................................................................. 20. 3.4. RESULTS ...................................................................................................................... 23. 3.5. DISCUSSION ................................................................................................................ 25. 3.6. CONCLUSIONS ........................................................................................................... 28. 3.7. CONFLICTS OF INTEREST ....................................................................................... 28. 3.8. REFERENCES .............................................................................................................. 28. CAPÍTULO 4 .......................................................................................................................... 36 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................... 36. REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 37.

(10) 9. CAPÍTULO 1. 1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS. 1.1. INTRODUÇÃO. O Brasil é o sexto maior produtor mundial de leite, estando o produto entre os seis mais importantes da agropecuária brasileira (TRINDADE e SILVA, 2008). No ano de 2016, a produção de leite foi de 23,17 bilhões de litros, dos quais 14% tiveram como origem o Rio Grande do Sul (IBGE, 2017). A atividade gera mais de três milhões de empregos na produção primária, além de agregar, anualmente, mais de seis bilhões de reais à produção agropecuária nacional (LANGONI et al, 2011). A alimentação dos animais tem grande influência sobre a lucratividade na produção leiteira, pois pode representar até 65 % dos custos totais da produção de leite (RENNÓ et al, 2008). Assim, a redução de custos pode ser obtida através do uso racional dos recursos alimentares disponíveis (LIMA et al, 2015). Os sistemas de produção de leite baseados no pasto são os mais econômicos, além de que o uso racional de pastagens auxilia na preservação de recursos renováveis e permite a produção de leite em condições mais naturais (MAGALHÃES et al, 2007). O capim elefante tem representado uma importante alternativa de alimento para o gado leiteiro, em diferentes regiões do País, sendo uma das forrageiras tropicais que apresenta melhor eficiência no aproveitamento da radiação solar, utilização de água e nutrientes, resultando em alta produção de forragem, implicando, consequentemente, em elevado desempenho na produção animal (VIANA et al, 2009). Normalmente, o capim elefante é estabelecido de forma exclusiva e a produção da forragem dessa cultura tem como base a adubação nitrogenada (OLIVO et al, 2017). Uma das formas de tornar o sistema forrageiro mais sustentável é a mistura com outras espécies, incluindo leguminosas. A mistura com outras gramíneas pode representar um melhor equilíbrio na disponibilidade da forragem, além de estender a utilização do pasto (DIEHL et al, 2014). A introdução de leguminosas no sistema pode resultar em melhoria do valor nutritivo da forragem, além de contribuir com nitrogênio para a gramínea acompanhante (STEINWANDTER et al, 2009). Embora haja essas possibilidades, são escassos os estudos sobre esses sistemas sob condições de pastejo, notadamente quanto à interação e influência das leguminosas sobre as gramíneas consorciadas (ANDRADE, 2013)..

(11) 10. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar sistemas forrageiros, quanto à produtividade e valor nutritivo, tendo como base o capim elefante em mistura com outras gramíneas e consórcio com uma leguminosa (amendoim forrageiro estolonífero) sob condições de pastejo com vacas em lactação no decorrer de um ano agrícola.. 1.2. HIPÓTESES. 1.2.1 Hipótese geral. Pastagens, tendo como base capim elefante, consorciadas com amendoim forrageiro apresentam maior produtividade, melhor valor nutritivo e resposta animal.. 1.2.2 Hipótese específicas . Maior densidade do amendoim forrageiro na massa de forragem implica em maior produtividade dos sistemas forrageiros;. . Com o aumento da participação do amendoim forrageiro na massa de forragem há melhoria no valor nutritivo das gramíneas acompanhantes;. . As variáveis resposta dos animais submetidos aos consórcios são melhores em relação ao sistema constituído somente por gramíneas.. 1.3. OBJETIVOS. 1.3.1 Objetivo geral. Avaliar a produtividade, o valor nutritivo da forragem e a resposta dos animais em pastos constituídos por gramíneas, tendo como base o capim elefante, em consórcio com amendoim forrageiro.. 1.3.2 Objetivos específicos . Estimar a massa de forragem ao pré- e ao pós-pastejo e a composição botânica dos pastos em cada ciclo de pastejo;.

(12) 11. . Estimar a composição morfológica do capim elefante;. . Avaliar o teor proteico, a digestibilidade in situ da matéria orgânica e o teor de nutrientes digestíveis totais do capim elefante e da forragem das gramíneas acompanhantes do amendoim forrageiro;. . Estimar a taxa de acúmulo e a produção de forragem;. . Avaliar a duração e o número de ciclos de pastejo nos distintos sistemas forrageiros com e sem o amendoim forrageiro;. . 1.4. Estimar a eficiência de pastejo, o consumo de forragem e a taxa de lotação.. ESTRUTURA DO TRABALHO. O presente trabalho está estruturado da seguinte forma: No capítulo 1, são abordadas as considerações iniciais; no capítulo 2, tem-se a revisão bibliográfica, abordando as principais espécies que constituem os sistemas forrageiros estudados e a interação entre gramíneas e leguminosas; no capítulo 3, avaliou-se a produção de forragem, o valor nutritivo dos pastos e a resposta dos animais; e, no capítulo 4, as considerações finais..

(13) 12. CAPÍTULO 2. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 2.1. AMENDOIM FORRAGEIRO. O Amendoim forrageiro (Arachis pintoi Krap. & Greg.) é uma leguminosa de verão, perene, nativa da América do Sul, principalmente no Brasil, Uruguai e Argentina, sendo a única do gênero com registro formal de cultivares para o uso em pastagens no Brasil (FONTANELI et al, 2012a). Possui hábito de crescimento colonizador; rasteiro e estolonífero; seu caule inicialmente prostrado torna-se ascendente, podendo atingir entre 20 e 40 cm de altura; como característica possui entrenós curtos e fortemente enraizados o que lhe confere permanência na pastagem, mesmo sob pastejo intenso e contínuo (SILVA et al, 2012). O amendoim forrageiro é uma das leguminosas que melhor combina valor nutritivo e persistência em variabilidade de ambientes (FONTANELI et al, 2012a), atingindo teores de proteína bruta (PB) entre 13 a 25 %, e digestibilidade in vitro na matéria seca (DIVMS) de 60 a 67 % (AZEVEDO JUNIOR, 2011; LUDWIG et al, 2010). Não são conhecidos casos de intoxicação de animais, mesmo em pastagens puras de amendoim forrageiro, pois a espécie apresenta baixos níveis de taninos concentrados, que parecem estar protegendo a proteína de uma rápida degradação ruminal (LUDWIG et al, 2010). As forrageiras do gênero Arachis adaptam-se as mais variadas condições, podendo ser estabelecidas desde o nível do mar até altitudes de 1800 m, adapta-se a solos pobres em nutrientes e tolera àqueles com alta saturação por alumínio, mas responde bem a calagem e a adubação fosfatada, visto que o solo ideal para seu desenvolvimento apresenta pH entre 5,0 e 6,5 e fertilidade moderada (LUDWIG et al, 2010; AZEVEDO JUNIOR, 2011; SILVA et al, 2012). Em condições adequadas de fertilidade, umidade e radiação solar, essa forrageira pode produzir entre 7 e 14 t de MS/ha/ano, com qualidade nutricional superior à de outras forrageiras (LUDWIG et al, 2010). Outra característica importante do amendoim forrageiro é a sua capacidade de produção, mesmo com elevados níveis de sombreamento, o que possibilita sua consorciação com gramíneas de porte alto (BARRO et al, 2014). O efeito do sombreamento é variável de uma espécie forrageira para outra, podendo influenciar sua qualidade e reduzir sua digestibilidade, no entanto, leguminosas tolerantes, como o amendoim forrageiro, aumentam o teor de proteína bruta sem reduzir a relação folha:caule, apresentando, ainda, altas taxas de nodulação e fixação de N sob a sombra (GOBBI et al, 2010)..

(14) 13. Pastagens constituídas por gramíneas de ciclo estival produzem grande quantidade de forragem, mas com qualidade inferior à das gramíneas de ciclo hibernal, enquanto que a presença de leguminosas no pasto proporciona níveis maiores de proteína bruta e digestibilidade, além de incorporar nitrogênio atmosférico ao sistema forrageiro (LUDWIG et al, 2010). Assim, devido a seu valor nutricional, o uso do amendoim forrageiro é uma importante alternativa para melhorar a qualidade de pastos cultivados (SILVA et al, 2012). Sob condição experimental, a consorciação de capim elefante, amendoim forrageiro, espécies de crescimento espontâneo (no período estival) e azevém (no período hibernal) a produção de forragem foi de 11,59 t de MS/ha, com 20,29 % de proteína bruta (OLIVO et al, 2017). O amendoim forrageiro mostra-se uma excelente forrageira para o consórcio com gramíneas de ciclo estival de porte alto, com tendência de melhorar a qualidade do pasto, e talvez influenciar positivamente o valor nutritivo da gramínea acompanhante.. 2.2. CAPIM ELEFANTE. O capim elefante (Pennisetum purpureum Schum.) é uma gramínea perene de verão originária da África Tropical, Zimbabwe. Foi introduzido no Brasil em 1920, difundindo-se rapidamente devido ao seu elevado potencial de produção e bom valor nutritivo. É uma planta de porte ereto, cespitoso, com altura variável de 1,5 m a mais de 5,0 m. A temperatura ótima de crescimento encontra-se entre 25 ºC e 40 ºC, e precipitações de 800 a 4000 mm; seu desenvolvimento é limitado em temperaturas abaixo de 15 ºC (FONTANELI et al, 2012b). As gramíneas forrageiras perenes têm potencial elevado para a produção de leite por unidade de área por suportarem elevada carga animal, no entanto, o uso intensivo pode causar alteração nos níveis de fertilidade e propriedades físicas do solo. Ainda, assim, as pastagens perenes persistem por períodos mais prolongados, devido aos seus sistemas radiculares extensos e em constante renovação (SANTOS et al, 2009). O capim elefante é uma das espécies forrageiras tropicais com maior eficiência no aproveitamento da radiação solar e utilização de água e nutrientes, resultando em elevada produção de forragem (VIANA et al, 2009). O capim elefante normalmente é estabelecido de forma exclusiva e manejado convencionalmente, com altas doses de fertilizantes, e com pastejos mais intensos no período estival, quando a alta produção de massa de forragem permite maior produção de leite, no entanto a espécie pode ser forrageada, alternativamente, mesmo no período hibernal quando reduz sua produção de massa de forragem (CHARÃO et al, 2008). Pesquisas demonstram que o capim elefante continua produzindo mesmo no período hibernal, sob condições climáticas mais amenas, como verificado na região de Santa Maria, no estado do Rio Grande do Sul (OLIVO et al, 2009)..

(15) 14. Mesmo usando-se quantidades moderadas ou baixas de insumos, o capim elefante apresenta boa produtividade, como verificado por Meinerz et al (2011) que obtiveram produção de 12,5 t de MS/ha/ano e teor de proteína da forragem de 14 %, com capim elefante cultivado e adubado com 150 kg de N/ha. Já sob consórcio, e utilizando quantidade similar de N/ha/ano, Diehl et al. (2013) verificaram produção de 14 t de MS/ha/ano, com teor de proteína da forragem de 17,5 %. O capim elefante possui grande potencial forrageiro para a alimentação de vacas em lactação. Mas, há poucos estudos que avaliam essa gramínea sob consórcio e sob condição de pastejo, havendo, ainda, maior escassez de informações quanto à interação entre os componentes da pastagem e suas possíveis consequências sobre o valor nutritivo do pasto.. 2.3. AZEVÉM ANUAL. O azevém anual (Lolium multiflorum Lam.) é uma gramínea de clima temperado, originário da bacia do Mediterrâneo e introduzido no Brasil pelos imigrantes italianos. É uma planta anual de inverno, cespitosa, com colmos eretos, cilíndricos; é uma espécie rústica e vigorosa que pode superar, em produção, as demais espécies de inverno quando bem fertilizada (FONTANELI et al, 2012c). Adaptou-se a baixas temperaturas. Prefere solos férteis úmidos, argilosos e com boa quantidade de matéria orgânica (SGANZERLA et al, 2015). O azevém é uma das gramíneas mais utilizadas no sul do Brasil para suprir o déficit forrageiro de inverno, utilizado também pela facilidade de ressemeadura natural, pela resistência a doenças e possibilidade de consorciação com outras forrageiras (AZEVEDO JUNIOR, 2011). Proporciona elevada produção animal no período hibernal, sendo bem aceito pelos animais, produz forragem de elevado valor nutritivo, tolera o pisoteio e apresenta boa capacidade de rebrota, permitindo sua utilização por longo tempo (QUATRIN et al, 2015). A produção de forragem do azevém é variável de acordo com a mistura de forrageiras que compõem o sistema forrageiro. Em consórcio com aveia-preta, a gramínea apresenta estádio reprodutivo tardio, alongando o período de utilização da pastagem (SKONIESKI et al, 2011). Em sistemas forrageiros a base de capim elefante, cultivado em linhas espaçadas, o azevém pode ser semeado nas entrelinhas, permitindo a utilização da área durante todo o ano agrícola (OLIVO et al, 2017). O pasto constituído por azevém permite que vacas de alta produção mantenham produção média diária de 22 kg de leite durante toda a estação de crescimento da pastagem (RIBEIRO FILHO et al, 2009). O azevém responde à adubação nitrogenada com maior crescimento vegetativo e aumento na taxa de perfilhamento. Em estudo avaliando diferentes doses de nitrogênio, Pellegrini et al (2010), observou aumento linear de 2,82 kg/ha na massa de forragem,.

(16) 15. para cada quilograma de nitrogênio aplicado. No entanto, Quatrim et al (2015) observou maior produção de azevém com adubação ao nível de 100 kg/ha de N, obtendo 6,3 t de MS/ha, do que ao nível de 150 kg/ha de N. Ryan-Salter e Black (2012) observaram que o azevém em consórcio com trevo vermelho (Trifolium pratenses L.) produziu 13,79 t de MS/ha, cerca de 41% a mais de forragem do que a gramínea em cultivo puro. Em pastos mistos, o azevém apresenta complementariedade ao pasto, produzindo forragem em períodos onde há menor disponibilidade de outras espécies, como, quando consorciado com aveia, aumentando sua participação na primavera e prolongando a utilização do pasto (GRALAK et al, 2014), ou, quando semeado nas entrelinhas do capim elefante, permitindo a utilização da área ao longo de todo o ano agrícola (OLIVO et al, 2017). A presença do azevém no sistema forrageiro, principalmente em pastagens constituídas por forrageiras perenes de ciclo estival, proporciona pastejos ao longo de todo o ano. Na atividade leiteira essa prática é importante, pois a demanda por volumoso é constante.. 2.4. ESPÉCIES DE CRESCIMENTO ESPONTÂNEO. No Rio Grande do Sul existe uma grande variedade de espécies forrageiras que crescem espontaneamente, algumas se desenvolvem mesmo em meio a pastagens cultivadas. Entre as espécies de crescimento espontâneo destaca-se o milhã (Digitaria adscendens (H. B. K.) Henrard.), o papuã (Urochloa plantaginea (Link) Hitch.), e espécies pertencentes ao gênero Paspalum spp., como capim-colchão (P. plicatulum Michx.) e capim das roças (P. urvillei Steud.), que são plantas de crescimento estival com elevado potencial de produção de sementes e produção de forragem no verão e início do outono (AZEVEDO JUNIOR, 2011). O capim-das-roças é uma planta de ciclo estival, de hábito ereto, cespitosa e com elevado número de afilhos basilares, o que é uma característica importante por promover maior preservação dos meristemas e tolerância ao pastejo (SCHEFFER-BASSO et al, 2009). Os mesmos autores descrevem o capim-coqueirinho como uma planta perene, cespitosa e com pico de crescimento no verão, sendo tolerante a seca e produzindo forragem verde durante a primavera, verão e outono. Estudos avaliando sistemas forrageiros compostos por capim elefante consorciado com gramíneas e diferentes leguminosas, na região de Santa Maria, no Rio Grande do Sul encontraram espécies de crescimento espontâneo como papuã, grama paulista (Cynodon spp.), capim setaria (Setaria. spp.) rabo-de-burro. (Schiazachyrium. microstachyum. Desv.), cabelo-de-porco. (Piptochaetium montevidense Spreng.), guanxuma (Sida spp.), erva-de-bicho (Polygonum persicaria L.), buva (Conyza bonariensis (L.) Conquist) e capim forquilha (Paspalum conjugatum Berg.) (Diehl et al, 2014). As espécies de crescimento espontâneo possuem potencial produtivo e.

(17) 16. persistência nas pastagens, participando expressivamente da composição do pasto no período estival (Olivo et al, 2013). As espécies de crescimento espontâneo estão presentes nos distintos sistemas forrageiros, sendo pastejadas, assim como as demais espécies implantadas que os compõem. Embora presente nos sistemas forrageiros, há poucos estudos sobre seu potencial forrageiro e valor nutritivo.. 2.5. CONSÓRCIO GRAMÍNEA – LEGUMINOSA A consorciação de gramíneas e leguminosas é considerada uma técnica sustentável de. produção, em que a expectativa é melhorar a produção animal e reduzir custos de produção (ATIENZA e RUBIALES, 2017). O consórcio pode elevar os índices zootécnicos do sistema produtivo, pois além de melhorar a qualidade da pastagem, a presença da leguminosa pode afetar positivamente o consumo, pois são digeridas mais rapidamente que as gramíneas tropicais e, sua qualidade nutritiva varia menos com o avanço da idade (ANDRADE, 2013). No entanto, as leguminosas em consórcio com gramíneas, são altamente dependentes do N proveniente da simbiose, mas para que esse processo ocorra, os nódulos fixadores exigem um ambiente favorável e sem limitações às necessidades básicas para o desenvolvimento das plantas e das estirpes bacterianas capazes de infectá-las (MIRANDA et al, 2003). O mesmo autor ainda comenta que a leguminosa precisa competir com a gramínea por água, luz e nutrientes, sendo esses fatores os maiores responsáveis pelo insucesso desta mistura. O uso de leguminosas em misturas forrageiras ainda é limitado, devido ao lento estabelecimento das espécies, a dificuldade de manejo e baixa persistência das espécies diante das condições climáticas adversas (OLIVO et al, 2012) Um fator determinante para o potencial produtivo de uma forrageira é a adubação do sistema, sendo relevante a quantidade, a forma de aplicação, e o material utilizado (BARBERO et al, 2010). A fertilização nitrogenada proporciona melhora no crescimento e qualidade de gramíneas forrageiras, mas o uso inadequado desses fertilizantes causa sérios problemas ambientais como aumento da emissão de gases de efeito estufa e a contaminação de solos e rios. Assim, a introdução de leguminosas às pastagens pode representar importante alternativa mais sustentável à fertilização nitrogenada do pasto (ATIENZA e RUBIALES, 2017). A principal vantagem da fixação de N, por leguminosas bem nutridas, é a maior capacidade de absorção de nutrientes, principalmente os de menor mobilidade como fósforo, zinco e cobre (CRESTANI, 2011). A fixação biológica de N apresenta ação benéfica à atividade biológica do solo, assegurando uma melhor sustentabilidade da pastagem, garantindo o aporte de nitrogênio no ecossistema, e ainda, traz vantagens nutricionais e econômicas, pois enriquece a dieta dos animais.

(18) 17. e reduz os custos com adubação nitrogenada e eleva a produção animal (CARVALHO e PIRES, 2008). A inclusão do amendoim forrageiro em pastagens, por exemplo, pode promover aumento de 17 a 20% na produção de leite (LUDWIG et al., 2010). A utilização de leguminosas em misturas forrageiras ainda é pouco explorada devido ao lento estabelecimento e a baixa persistência dessas espécies na pastagem. Para se estabelecer, por exemplo, o amendoim forrageiro necessita que doses de fósforo (P) e potássio (K) sejam incorporados ao solo no momento do plantio, e que a precipitação anual seja superior a 1500 mm, devido ao seu lento estabelecimento (NASCIMENTO, 2006). A utilização de leguminosas demonstra ser benéfica para a cultura subsequente, disponibilizando um aporte maior de nitrogênio fixado biologicamente (TRAILL et al, 2018). Para Ryan-Salter e Black (2012) a mistura de azevém com trevo vermelho apresenta benefícios agronômicos como, a capacidade de reter N tanto mineral quanto fixado biologicamente, complementariedade entre as espécies, uso eficiente da água e adaptação ao pastoreio intenso. Quando se consorcia amendoim forrageiro com gramíneas de inverno, tem-se um melhor aproveitamento do solo, aumentando o período de utilização, devido à soma da produção de inverno e de verão em uma mesma área (LUDWIG et al, 2010). A produção de forragem do sistema forrageiro é maior quando o pasto é constituído por consórcio de plantas forrageiras. Como demonstrado por Diehl et al (2014), avaliando sistemas forrageiros a base de capim elefante em consórcio com amendoim forrageiro ou trevo vermelho, obtiveram produções de 13,14; 14,46 e 16,30 t MS/ha, respectivamente. Avaliando-se o capim bermuda, cv. Coastcross, consorciado ou não com amendoim forrageiro e com ou sem aplicação de diferentes doses de nitrogênio, obtevese taxa de acúmulo de forragem mais alta para os sistemas forrageiros com consórcio com amendoim forrageiro, mesmo no inverno e sem adubação nitrogenada (LENZI et al, 2009). O consórcio de gramíneas e leguminosas torna-se possível onde há sinergismo entre o ambiente e as espécies forrageiras. Assim, consegue-se formar pastagens mais sustentáveis, econômicas e produtivas, que beneficiam não somente o solo e as plantas, mas também os animais, resultando em melhor produtividade..

(19) 18. CAPÍTULO 3 Artigo enviado para a revista Grass and Forage Science. 3. PRODUCTIVITY AND NUTRITIVE VALUE OF ELEPHANT GRASS PASTUREBASED SYSTEMS MIXED WITH STOLONIFEROUS PERENNIAL PEANUT. 3.1. ABSTRACT. The effects of growing perennial peanuts mixed with elephant grass (EG)-based pastures are still little known. The aim of this research was to evaluate the performance of herbage yield, nutritive values of forage, and animal responses to levels of perennial peanut forage mass mixed with EG in low-input systems. Three grazing systems were evaluated: (i) EG-based (control); (ii) forage peanut (FP), low-density forage yield (6.27 %) + EG; and (iii) FP, high-density dry matter forage yield (20.57 %) + EG. The experimental design was completely randomized with three treatments (grazing systems) and three replicates (paddocks) in split-plot grazing cycles. Forage samples were collected to evaluate the pasture and animal responses. Leaf blades of EG and the other companion grasses of FP were collected to analyse the crude protein, in situ digestible organic matter and total digestible nutrients. The mean values of the herbage yield, forage intake and stocking rates were 16.21, 19.16 and 20.53 Mg DM/ha yr-1, respectively; 2.07 %, 2.54 % and 2.72 % of body weight, respectively; and 2.63, 3.37 and 3.67 AU/ha, respectively. The mean crude protein values of EG were 19.67 %, 19.92 %, and 20.30 %, respectively, and those of the other grasses were 12.70 %, 15.82 %, and 16.82 % in the respective forage systems. Better results were found with the grasslegume system. Key-words: Arachis pintoi, crude protein, digestibility, lactating cows, Pennisetum purpureum, production systems..

(20) 19. 3.2. INTRODUCTION. Elephant grass (EG) (Pennisetum purpureum Schum.) is a forage crop of great importance in tropical and subtropical climates, especially on dairy farms, due to its high productivity, palatability and persistence (Cavalcante & Lira, 2010). When established and managed under appropriate conditions, EG can persist for decades (Olivo et al., 2017). Normally, EG is established exclusively in monocultures under high fertilization levels due to its particularly high response to nitrogenous fertilizers. However, dependence on commercial nitrogen fertilizers involves high production costs and environmental issues (Döbereiner, 1997). Under this management strategy, the forage yield is concentrated in the summer (Deresz et al., 2003) and exhibits great variability in herbage nutritive values (Diehl et al., 2014). In contrast, legume-grass mixtures increase the herbage yield, improve the seasonal distribution of forage, increase animal productivity and reduce the environmental impact due to the lower use of nitrogen fertilizer (Atienza & Rubiales, 2017; Carvalho & Pires, 2008) and decreased greenhouse gas emissions (Andrade et al., 2014). Legume-grass mixture systems are characterized by different plant architectures and distinct patterns of root growth, which improve the use of water, light and nutrient resources (Costa, Barbosa & Sá, 2010). Despite these advantages, few studies have investigated these mixed forage production systems, and few farms have adopted them. The slower establishment than that of grasses and complications in the establishment and pasture management, indicating low legume persistence, are among the main reasons for the reduced use of forage legumes (Abdul-Baki, Brian, Klassen & Codallo, 2002). Among the forage legumes, the stoloniferous perennial peanut (Arachis pintoi Krap. & Greg.) is notable for its adaptation to medium-fertility soils (Crestani, Ribeiro Filho, Miguel, Almeida & Santos, 2013), toleration of heavy grazing, high herbage yield and nutritive value (Olivo et al., 2017; Diehl et al., 2014) and animal performance (Azevedo Junior et al., 2012). The mixture of EG and forage peanuts (FP) is feasible if EG is planted in equidistant rows at establishment, with FP between them (Olivo et al., 2017). This planting plan is viable, but little is known about the response of the mixed forage system to different levels of stoloniferous perennial peanuts in the herbage mass and their effects on the companion grasses and the productivity of the forage system. The aim of this research was to evaluate effects of different levels of perennial forage peanuts in the herbage mass on the companion grasses (EG and other grasses) under grazing conditions and on the productivity and nutritive value of the forage systems..

(21) 20. 3.3. MATERIALS AND METHODS. 3.3.1 Study site. The study was performed in Santa Maria in the central region of Rio Grande do Sul in an area belonging to the Laboratory of Dairy Livestock of the Department of Animal Science of the Federal University of Santa Maria, RS, Brazil, at 95 m above sea level, 29°43'S and 53°42'W. The soil is classified as Hapludalf Paleudult (Smith, 2014). The climate is Cfa (humid subtropical) according to the Köppen classification. The experimental period lasted 331 days from May 2016 to April 2017. The average monthly precipitation and daily temperature during the experimental period were 148 mm and 19.34 °C, respectively. The 30 yr average annual rainfall and monthly temperatures were 139.14 mm and 18.14 °C, respectively. An area of 1.0 ha was subdivided into nine areas of 0.11 ha, where EG (Pennisetum purpureum Schum.), cv. Merckeron pinda, was established in 2004 in rows spaced 4 m apart. In the same year, stoloniferous perennial peanut (Arachis pintoi Krap. and Greg.), cv. Amarillo, was established between rows of EG in half the area. In the other half, the development of spontaneous-growth species was allowed between rows of EG. Throughout the experimental area, annual ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) was sown in May between EG rows. Since their initial establishment, the perennial species have been preserved through land management. For this management, characterized as a low-input system, a protocol was followed in which soil analysis was performed every two years, the soil was corrected when necessary, and annual phosphate and potassium fertilization were applied. Nitrogen fertilization ranged from 50 to 100 kg/ha yr-1. The area was grazed uninterruptedly throughout the year by lactating cows under rotational stocking. In the present research, in May 2017, the soil surface was scarified between rows of all experimental areas and ryegrass, cv. Ponteio, was sown at 30 kg/ha. For fertilization, the recommendations of the Comissão de Química e Fertilidade do Solo [RS/SC] (2004) for warmseason grasses were followed. Then, 60 and 100 kg/ha yr-1 of P2O5 and K2O, respectively, were applied in the area without legumes, whereas in the area with legumes, 80 and 100 kg/ha yr -1 of P2O5 and K2O, respectively, were applied. For nitrogen fertilization, 100 kg N/ha yr-1 as urea was subdivided into seven applications.. 3.3.2 Treatments and Experimental Design.

(22) 21. Three treatments were evaluated: one consisting of EG, ryegrass and spontaneousgrowth species (Treatment 1 - control) and two others containing the same species + two levels of FP, low density (Treatment 2) and high density (Treatment 3), between the rows of EG. The average values of FP were 6.27 % and 20.57 % of dry matter herbage yield for the low- and high-density levels of forage peanut in the herbage mass, respectively. A completely randomized design was used with three treatments (grazing systems) and three repetitions (paddocks) in completely split-plot grazing cycles (grouped by cool and warm seasons).. 3.3.3 Grazing management. The grazing method adopted was rotational stocking with one day of paddock occupation using lactating cows with an average weight of 530 ± 78 kg and 18.63 ± 4.38 kg milk/d. The cows were milked twice per day and fed concentrate at 0.9 % BW/d after each milking as a supplement. These experimental animals were subjected to similar management with the pasture of the season and the same supplementation when they were not in the experimental areas. The grazing during the cool season (characterized by the time of development and use of ryegrass) started in August 2017 using ryegrass of 20 cm sward height as a criterion for grazing. In the warm season, with grazing initiated on December 7th, the elephant grass sward height was used as the criterion (from 100 to 120 cm).. 3.3.4 Pasture measurements. Before and after each grazing, the paddocks were sampled to determine the pre- and post-grazing herbage mass. Four EG sites were selected in each paddock. The herbage of these sites (0.5 m in length by the relative clump width) was then clipped to a 50 cm stubble height. From EG samples, a subsample was taken to evaluate the morphological composition (leaf blade, stem + sheath and senescent material). In the area between rows of elephant grass, four sites were selected and 0.25 m2 quadrats were established. The herbage of these sites was clipped close to the ground. The forage mass was weighed fresh, and a subsample was taken to determine the botanical composition (perennial peanut, grasses and other plants and dead material). These components of pasture and the morphological components of elephant grass were placed in a forced-air oven and dried at 55°C to a constant weight. The leaf blade samples.

(23) 22. of elephant grass and other grasses between rows of elephant grass were ground in a Willeytype mill, model TE-680 (Tecnal Laboratory Equipment LTDA). The pre-grazing and post-grazing samples were initially mixed and grouped by paddock. Subsequently, these composite grazing samples were grouped according to each treatment and season, i.e., the cool season (from May to September) and the warm season (from October to April). To estimate the nutritive value, the crude protein was analysed according to the Kjeldahl method (AOAC, 1995) and the in situ digestible organic matter was evaluated according to Mehrez & Orskov (1977). Total digestible nutrients were estimated by the percentage times digestible organic matter divided by 100 (Barber, Adamson & Altman, 1984). The EG comprised 30 % of the experimental area. Thus, the initial herbage (pre-grazing) and residual (post-grazing) mass of both EG and forage between rows of EG were estimated from the sample taken and multiplied by their presence in the stand (%). The values were summed to obtain the herbage mass of the paddock (Diehl et al., 2014). The forage accumulation for the first grazing cycle was the pre-grazing forage mass in the paddocks. The forage accumulation in the subsequent grazing cycles was calculated by subtracting the pregrazing forage mass of the following cycle from the post-grazing forage mass of the previous cycle. The forage yield was calculated by summing the forage accumulation in each grazing cycle.. 3.3.5 Animal measurements. The stocking density was calculated based on the herbage allowance of 8 kg DM per 100 kg of body weight and by 450 kg (animal unit - AU). For the stocking rate, the stocking density (AU) was divided by the days of the interval between grazing cycles. The grazing efficiency was calculated as the ratio between the amount of forage removed by the difference between the pre- and post-grazing forage masses. Forage intake, as a percentage of body weight, was obtained by dividing the stocking density by the removed herbage mass.. 3.3.6 Statistical Analyses. The data were subjected to analysis of variance, and the averages were compared via Tukey’s test at 5 % probability and correlation using Pearson’s correlation coefficient. The variables were analysed individually, by treatment and period, using the statistical software SAS Studio (2016). The statistical model used was Yijk = m + Ti + Rj(Ti) + Sk + (TP)ik + ijk,.

(24) 23. where Yijk is the dependent variable, m is the overall mean, Ti is effect of treatment, Rj(Ti) is the effect of repetition within treatment (error a), Sk is the effect of grazing cycles within the season (cool and warm season), (TP)ik is the interaction between treatment and season, and ijk is the residual experimental error (error b). The techniques and procedures used in this study were approved by the Animal Experimentation Ethics Committee of the Federal University of Santa Maria (protocol nº 23081016073/2011-27, opinion n. 113/2011).. 3.4. RESULTS. 3.4.1 Pre- and post-grazing herbage mass. There was a difference (p < .05) in the cool season with respect to the pre-grazing herbage mass (Table 1), with higher values for pasture with a greater presence of legumes. In the warm season, there was a similarity between the mixture forage systems, with higher values (p < .05) in the system without legumes. The presence of FP positively affected the morphological composition of EG, with a higher (p < .05) percentage of leaf blades (r = 0.6887; p = .0133) and stem + sheath (r = 0.7813; p = .0027) and a lower percentage of senescent material (r = -0.7597; p = .0041) in grazing cycles during the cool season. In the warm season, the morphological composition of EG was not affected by the presence of FP. The presence of forage legumes at high density in the pasture composition implied a lower participation of other spontaneous-growth grasses (r = 0.9097; p = .0001). In the order of their contribution to the total forage mass, the following species were notable: sour grass (Paspalum conjugatum Berg.), vaseygrass (Paspalum urvillei Steud.), Bermuda grass (Cynodon spp.) and Alexander grass (Urochloa plantaginea (Link) Hitch). There was also a proportional effect of the presence of legumes in relation to the presence of other species (r = 0.87971; p = .0002), such as Sida spp., redshank (Polygonum persicaria L.) and flaxleaf fleabane (Conyza bonariensis (L.) Cronquist.). The presence of forage peanuts reduced the proportion of dead material of the forage between rows of EG both in the cool season (r = 0.5315; p = .0753) and in the warm season (r = -0.7649; p = .0037), with a higher proportion of green herbage in the mixed systems. Regarding the presence of ryegrass in the pasture composition, the lowest (p < .05) value was verified in the pure grass system, in contrast to the FP low-density system, due to the high.

(25) 24. (p < .05) presence of other species; in the high-density forage peanut mixed system, the lower abundance of ryegrass was due to the abundant presence of this legume.. 3.4.2. Herbage accumulation rate and herbage yield. There was a significant difference (p < .05) in the herbage accumulation rate (Table 2), with higher values associated with the presence of FP in the pasture composition. In the cool season, for EG, there was an effect only on the high-density legume system; for the herbage accumulation between rows, both mixed systems had a higher accumulation rate (p < .05) than that found in the forage system without legumes. In the warm season, there was no effect of forage legumes on the herbage accumulation rate of EG. The presence of FP between the rows of EG resulted in higher rates of herbage accumulation than in the pure grass system. In the grass-legume forage system, the values of herbage accumulation were similar across treatments (Table 2), with production of approximately 20 Mg DM/ha yr-1. In the cool season, the differences were more evident, with higher yields associated with forage legume levels (r = 0.92832; p < .0001). In the cool season, the forage yield of legume improved the residual effect on subsequent crops (Atienza & Rubiales, 2017) and the proportionality of lowand high-density FP (p < .05) compared to the pure grass system.. 3.4.3 Nutritive value. Regarding the nutritional value of EG (Table 3), the crude protein, digestibility and total digestible nutrients had similar values across the systems in the cool season. The values observed for grasses between rows of EG were considered high due to the abundant presence of ryegrass, which typically has better nutritive value than that of warm-season grasses. In the warm season, there was a greater effect (p < .05) of the highest level of forage legumes than without the legume system in relation to crude protein. This result confirmed that the FP benefitted the companion grass, increasing its protein content. The same occurred for grasses between rows of EG, with higher protein values (p < .05) both in the cool and warm seasons. The correlation analysis between FP and herbage protein content in EG (r = 0.6889, p = .0008) and other grasses between rows (r = 0.6513, p = .0019) confirmed these results. As with the other variables, there was no difference among forage systems. However, between seasons, the lowest values obtained in the warm season were associated with the pastures of that season, which usually had lower nutritive values than those of the cool-season grasses..

(26) 25. 3.4.4 Grazing efficiency. There was no effect on grazing efficiency in the pastures (Table 4). The grazing efficiency in EG was high and was similar between the cool and warm seasons, indicating the preference of the cows for this forage grass throughout the year. There was an effect on the grazing efficiency of the herbage between rows of EG in the warm season, with a higher value (p < .05) associated with the presence of forage legumes. The correlation analysis indicated that there was an associative effect between the presence of forage legumes and grazing efficiency (r = 0.7007; p = .0059).. 3.4.5 Forage intake and stocking rate. The high value of forage intake (Table 4) observed in the cool season was related to the abundant presence of ryegrass (Table 1) in the pasture composition with greater (p < .05) grasslegume systems. Between rows of EG, forage intake was high in grass-legume systems. The same was found with EG. The presence of FP at the highest density in the warm season resulted in greater (p < .05) herbage intake of the pasture. The stocking rate (Table 4) values were related (r = 0.77662; p < .0001) to the pregrazing EG mass, considering that this forage comprised most (49.14 %) of the pasture composition. The stocking rate was greater (p < .05) in the warm season because of the high contribution of EG to the forage yield in all grazing systems compared with that during the cool season. Consequently, in the cool season, there was an effect of FP, resulting in greater (p < .05) herbage mass and stocking rates. In the warm season, a higher stocking rate (p < .05) was found for the grass-legume system than in the grass system.. 3.5. DISCUSSION. 3.5.1 Pasture responses The results demonstrated that the presence of FP between rows in the pasture composition contributed to balancing the herbage mass availability between the cool and warm seasons. This condition is important since it facilitates the management of more uniform nutritional requirements for the animals throughout the year..

(27) 26. The effect of FP occurred both in herbage between the rows of EG and within the rows, which were composed of the clumps of EG. A similar condition was observed for elephant grass mixed with red clover (Diehl et al., 2014). However, in the warm season, the FP did not affect the morphological composition of elephant grass. A possible explanation is the competition for water, light and nutrients between the grasses and forage legumes. During the growth of legumes, at least 80 % of the nitrogen needs must be supplied by biological fixation to ensure survival in the area of mixed forage systems (Miranda, Vieira & Cadisch, 2003). The reduction of the dead material fraction on the pasture and the high proportion of green herbage in the mixed systems is probably due to the higher nitrogen supply to the system (Primavesi, 2002), implying a higher leaf biomass associated with FP than with EG in the cool season (Table 1). However, the presence of FP and other species in the cool season interferes with the growth and development of ryegrass, reducing its participation in the forage mass. In the cool season, higher values of the herbage accumulation rate were associated with the FP in the pasture composition. This result was probably due to a synergistic effect since, with low temperatures and frost, degradation of sward forage peanuts occurs, including both the above- and below-ground parts (Hakala & Jauhiainen, 2007), resulting in the release of nutrients from the companion species (Ludwig, Lovato, Pizzani, Goulart & Shaefer, 2010; Assmann et al., 2007). In the warm season, the higher herbage accumulation rate of forage between rows of EG in the presence of FP can be explained by the greater proximity of the FP to the associated species. The herbage yield values are associated with the herbage accumulation rates, and the results of this research confirm the effect of forage legumes on the subsequent crop (Traill et al., 2018; Peyraud, Le Gauu & Lüscher, 2009). The high value of crude protein in the leaf blade of EG during the cool season was associated with the low growth of this forage, and in this condition, better nutritive values were found in EG forage (Olivo et al., 2007). In the warm season, the presence of FP positively affected the crude protein level of the EG. The same was found for crude protein in grasses between the rows of EG. This result was probably due to the release of nutrients for the companion grasses provided by the degradation of FP (Ludwig, Lovato, Pizzani, Goulart & Shaefer, 2010; Hakala & Jauhiainen, 2007). Similar results were found in a study conducted with EG in the same region, with protein content of 20.38 % and 17.71 % for the cool and warm seasons, respectively (Diehl et al., 2014). The presence of FP in the cool season, at both levels, approached the values obtained for crude protein since the crude protein content is similar to that of ryegrass in this season.

(28) 27. (Diehl et al., 2014). The presence of FP, even at the highest level in pasture composition, did not influence pasture digestibility or total digestible nutrients. However, in all systems, the nutritive value was greater than in the warm season. Studies have demonstrated that FP have low variability in nutritive value throughout the year, even in a subtropical climate, compared to that of grasses. In the same region, levels of 24.6 % and 19.06 %, 34.01 % and 37.8 %, 84.12 % and 77.34 % for crude protein, neutral detergent fibre and in situ digestible organic matter for FP were obtained, respectively, in the cool and warm seasons (Dielh et al., 2014). In another study, the values of FP (averages of the year) were 22.8 %, 38.18 % and 74.14 % for the same variables, respectively (Olivo et al., 2017). These results improved the nutritive value of forage grass-legume pastures throughout the year.. 3.5.2 Animal Responses The average values indicated that there was no forage intake limitation, a condition that normally occurs when the grazing efficiency exceeds 50 % (Delagarde, Prache, D’Hour & Petit, 2001). The grazing efficiency of the pasture was greater (p < .05) in the cool season associated with the high contribution of ryegrass. Additionally, the high nutritional value of EG in the cool season improved this result (Olivo et al., 2007). The grazing efficiency was low in the warm season, likely as a result of companion grasses, which have lower nutritive value. Grazing efficiency was greater (p < .05) in grass-legume systems between rows of EG. This result may have been due to the forage legume effect improving the nutritive value of the companion grasses (Table 3). The grazing efficiency of FP was lower, indicating that the dairy cows preferentially grazed the grass. This intake behaviour positively contributed to the perennialization of legumes in the system. The greater apparent forage intake in mixed pastures was likely caused by the presence of the perennial peanut. The EG intake was high during the cool season, a condition associated with the lower growth of this forage due to the cold. In this condition, the herbage yield was reduced with a lower fibre content and better nutrient value (Olivo et al., 2017; Diehl et al., 2014). In the cool season, the similarity observed in herbage intake was due to the high presence of ryegrass in the pasture composition for all systems. In both cool and warm seasons, stocking rates were greater in grass-legume systems. This result was due to the contribution of perennial peanuts increasing the herbage yield (Table.

(29) 28. 2) and the nutritive value of the pasture (Table 3). A similar value was found with EG mixed with red clover (Azevedo Junior et al., 2012). The stocking rate in the warm season—4.62 AU/ha—was greater than that obtained with EG, cv. Kurumi, in monoculture or mixed with FP, cv. Amarillo, and fertilized with 200 kg N/ha (Crestani, Ribeiro Filho, Miguel, Almeida & Santos, 2013).. 3.6. CONCLUSIONS. The presence of FP interferes with the pasture botanical composition, reducing the presence of other species and dead material. This forage legume affects the morphological composition of EG, resulting in a higher percentage of leaf blades and stem + sheath and a lower percentage of senescent material in the cool season. At different levels of FP, there is an increase in the herbage yield and protein content of the companion grasses, forage intake and stocking rate. The forage legume does not affect the in situ digestible herbage mass and total digestible nutrients of the companion grasses. Increasing the forage legume contribution from 6.27 % to 20.57% of herbage yield is proportionally associated with the best results for pasture and animal responses and the best seasonal forage distribution throughout the year.. 3.7. CONFLICTS OF INTEREST. The authors declare no conflict of interest.. 3.8. REFERENCES. Abdul-Baki, A. A., Bryan, H. H., Klassen, W., Codallo, M. (2002) Propagation and establishment of perennial peanuts for grounds cover along roadsides and highway ramps. Florida State Horticultural Society, 115, 267-272. Andrade, E. A., Ribeiro-Filho, H. M. N., Liz, D. M., Almeida, J. G. R., Miguel, M. F., Raupp, G. T., Ramos, F. R., Almeida, E. X. (2014) Herbage intake, methane emissions and animal performance of steers grazing dwarf elephant grass with or without access to Arachis pintoi pastures. 10.17138/TGFT(2)4-5. Tropical Grasslands – Forrajes Tropicales, 2, 4-5. doi:.

(30) 29. Assmann, T. S., Assmann, A. L., Soares, A. B., Cassol, L. C., Giasson, M. S., Giasson, N. F. (2007) Nitrogen biological fixation by clover plants (Trifolium spp) on crop-pasture systems in southern Brazil. Revista Brasileira de Zootecnia, 36(5), 1435-1442. doi: 10.1590/S1516-35982007000600029 Association of Official Analytical Chemists (1995) Official methods of analysis. (AOAC: Washington). Atienza, S. G., Rubiales, D. (2017) Legumes in sustainable agriculture. Crop and Pasture Science, 68(10-11), i-ii. doi: 10.1071/CPv68n11_FO Azevedo Junior, R. L., Olivo, C. J., Meinerz, G. R., Agnolin, C. A., Diehl, M. S., Moro, G., ... Horst, T. (2012) Produtividade de sistemas forrageiros consorciados com amendoim forrageiro ou trevo vermelho. Ciência Rural, 42(11), 2043-2050. doi: 10.1590/S010384782012005000100 Barber, W.P.B., Adamson, A.H., Altman, J.F.B. (1984) New methods of feed evaluation. In: HARESIGN, W., COLE, D.J.A. (Eds.) Recent advances in animal nutrition. London: Butterworths, p.161- 176. Carvalho, G. G. P., Pires, A. J. V. (2008) Leguminosas tropicais herbáceas em associação com pastagens. Revista Archivos de Zootecnia, 57(R), 103-113. Cavalcante, M., Lira, M. A. (2010) Variabilidade genética em Pennisetum purpureum Schumacher. Revista Caatinga, 23(2), 153-163. Comissão de Química e Fertilidade do Solo – RS/SC (2004) Manual de adubação e calagem para os estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. (SBCSNRS: Porto Alegre). Costa, D. S., Barbosa, R. M., Sá, M. E. (2010) Sistemas de produção de cultivares de feijoeiro em consórcio com milho. Scientia Agraria, 11(6), 425-430. doi: 10.5380/rsa.v11i6.20387 Crestani, S., Ribeiro Filho, H. M. N., Miguel, M. F., Almeida, E. X., Santos, F. A. P. (2013) Steers performance in dwarf elephant grass pastures alone or mixed with Arachis pintoi. Tropical Animal Health and Production, 45, 1369-1374. doi: 10.1007/s11250-0130371-x Delagarde, R., Prache, S., D’Hour, P., Petit, M. (2001) Ingestion de l'herbe par les ruminants au pâturage. Fourrages, 166, 189-212..

(31) 30. Deresz, F., Matos, L. L., Mozzer, O. L., Martins, C. E., Aroeira, L. J. M., Verneque, R. S., Coser, A. C. (2003) Produção de leite de vacas mestiças holandês x zebu em pastagem de capim elefante, com e sem suplementação durante a época das chuvas. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, 55(3), 334-340. doi: 10.1590/S010209352003000300013 Diehl, M. S., Olivo, C. J., Agnolin, C. A., Azevedo Junior, R. L., Bratz, V. F., Santos, J. C. (2014) Massa de forragem e valor nutritivo de capim elefante, azevém e espécies de crescimento espontâneo consorciadas com amendoim forrageiro ou trevo vermelho. Ciência Rural, 44(10), 1845-1852. doi: 10.1590/0103-8478cr20131347 Döbereiner, J. (1997) Biological nitrogen fixation in the tropics: Social and economic contribution. Soil Biology and Biochemistry, 29(5-6), 771-774. doi: 10.1016/S00380717(96)00226-X Hakala, K., Jauhiainen, L. (2007) Yield and nitrogen concentration of above-and-belowground biomasses of red clover cultivars in pure stands and in mixtures with three grass species in northern Europe. Grass and Forage Science, 62(3), 312-321. doi: 10.1111/j.13652494.2007.00585.x Ludwig, R. L., Lovato, T., Pizzani, R., Goulart, R. Z., Schaefer, P. E. (2010) Produção e qualidade do Arachis pintoi. Enciclopédia Biosfera, 6(11), 1-14. Mehrez, A.Z., Orskov, E.R.A. (1977) Study of the artificial fibre bag technique for determining the digestibility of feed in the rumen. Journal of Agricultural Science, 88(3), 645-650. Miranda, C. H. B., Vieira, A., Cadisch, G. (2003) Determinação da fixação biológica de nitrogênio no amendoim forrageiro (Arachis spp.) por intermédio da abundância natural de 15N. Revista Brasileira de Zootecnia, 32(6), 1859-1865. doi: 10.1590/S151635982003000800008 Olivo, C. J., Diehl, M. S., Agnolin, C. A., Bratz, V. F., Aguirre, P. F., Sauter, C. P. (2017) Forage systems mixed with forage legumes grazed by lactating cows. Acta Scientiarum. Animal Sciences, 39(1), 19-26. doi: 10.4025/actascianimsci.v39i1.32300 Olivo, C. J., Nörnberg, J. L., Meinerz, G. R., Agnolin, C. A., Machado, P. R., Marx, F. R., ... Santos, J. C. (2007) Produtividade e valor nutritivo de pasto de capim-elefante manejado sob princípios agroecológicos. Revista Brasileira de Zootecnia, 36(6), 1729-1735. doi: 10.1590/S1516-35982007000800004.

(32) 31. Peyraud, J. L., Le Gall, A., Lüscher, A. (2009) Potential food production from forage legumebased-systems in Europe: an overview. Irish Journal of Agricultural and Food Research, 48(2), 115–135. Primavesi, A. (2002) Manejo ecológico do solo: a agricultura em regiões tropicais. (Nobel: São Paulo). SAS Institute (2016) SAS Studio user’s guide version 3.5. (SAS Institute: Cary). Smith, D. W. (2014) Soil Survey Staff: Keys to Soil Taxonomy. (USDA-Natural Resources Conservation Service: Washington). Traill, S., Bell, L. W., Dalgliesh, N. P., Wilson, A., Ramony, L., Guppy, C. (2018) Tropical forage legume provide large nitrogen benefits to maize except wen fodder is removed. Crop and Pasture Science, 69(2), 183-193. doi: 10.1071/CP17081.

(33) 32. Table 1 – Herbage mass, morphological composition of elephant grass and botanical composition of three pasture systems (PS), Santa Maria, RS, Brazil, 2016 to 2017. PS EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%). EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%). EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%). Cool season. Warm season Means Pre-grazing herbage mass (Mg DM/ha) 2.33Cb 4.40Ba 3.36 2.82Bb 5.13Aa 3.98 3.69Ab 5.40Aa 4.54 2.95 4.98 3.96 7.62 6.53 Herbage mass of elephant grass (Mg DM/ha) 1.35Bb 2.36Aa 1.85 1.39Bb 2.36Aa 1.87 2.14Ab 2.58Aa 2.36 1.62 2.43 2.02 9.78 12.87 Herbage mass of grasses (between rows of elephant grass - Mg DM/ha) 0.98Bb 2.04Ba 1.51 1.44Ab 2.77Aa 2.10 1.55Ab 2.82Aa 2.18 1.32 2.54 1.93 12.66 9.88 Morphological composition of elephant grass (%) Leaf blade (%) 11.77Bb 65.15Aa 38.46 22.55Ab 63.03Aa 42.79 Ab Aa 24.23 64.99 44.61 19.52 64.39 41.95 9.76 3.56 Stem + sheath (%) 31.89Ba 27.85Ab 29.87 37.14Aa 29.18Ab 33.16 40.82Aa 27.94Ab 34.38 36.61 28.32 32.46 6.95 8.04 Senescent material (%) 56.33Aa 7.00Ab 31.67 40.32Ba 7.79Ab 24.05 34.95Ba 7.06Ab 21.00 43.87 7.28 25.57 8.32 7.13 Botanical composition of forage (between rows of elephant grass) Annual ryegrass (%) 59.86B 59.86 69.31A 69.31 B 57.57 57.57 62.24 62.24 5.41 Spontaneous-growth grasses (%) 55.31A 53.41 58.24A 58.24 B 20.45 20.45 44.67 44.67 5.37 Stoloniferous perennial peanut (%) 3.78Bb 19.73Ba 11.75 19.18Ab 63.34Aa 41.26 11.48 41.53 26.50 11.25 6.79 Other species (%) 9.38Ab 19.58Aa 14.48 5.98Ba 6.07Ba 6.02 1.64Ca 1.27Ca 1.45 5.66 8.97 7.31 14.41 9.83 Dead material (%) 30.75Aa 25.11Ab 27.93 20.94Ba 15.95Bb 18.44 21.62Ba 14.94Bb 18.28 24.44 18.66 21.55 10.10 9.65. CV (%) 8.40 7.75 5.35. 13.86 10.25 8.16. 9.74 9.00 12.89. 4.15 6.16 4.40. 7.27 8.08 6.87. 9.32 11.33 9.84. 6.24 2.41 7.23. 3.48 4.82 11.44. 12.62 8.29. 9.36 7.22 15.66. 10.08 10.93 7.81. Means followed by capital letters on the column and lowercase letters in the line differ (p < .05) by the Tukey’s test. EG = elephant grass-based (control); FP (Low) = forage peanut, low-density in the forage mass + EG; FP (High) = forage peanut, high-density in the forage mass + EG..

(34) 33. Table 2 – Forage productivity of three pasture systems, Santa Maria, RS, Brazil, 2016 to 2017. PS EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) EG FP (Low) FP (High) Means CV (%) FP (Low) FP (High) Means CV (%). Cool season Warm season Means CV (%) Herbage accumulation rate (kg DM/ha d-1) 27.24Cb 62.00Ba 44.62 6.21 33.68Bb 72.37Aa 53.03 4.89 42.36Ab 73.81Aa 58.09 4.80 34.43 69.40 51.91 3.71 5.23 Herbage accumulation rate of elephant grass (kg DM/ha d-1) 15.93Bb 36.90Aa 26.42 8.15 17.27Bb 39.33Aa 28.30 7.62 26.28Ab 39.75Aa 33.02 9.53 19.83 38.66 29.24 7.51 8.41 Herbage accumulation rate of forage (between rows of elephant grass - kg DM/ha d-1) 11.31Bb 25.10Ba 18.20 9.29 16.41Ab 33.05Aa 24.73 6.46 16.08Ab 34.06Aa 25.07 8.28 14.60 30.73 22.66 7.54 7.47 Herbage accumulation rate of grasses (between rows of elephant grass - kg DM/ha d-1) 6.79Cb 13.89Ba 10.35 12.36 11.37Ab 19.26Aa 15.32 9.04 9.27Ba 7.01Cb 8.13 15.05 9.14 13.39 11.27 11.05 11.45 Herbage accumulation rate of stoloniferous perennial peanut (kg DM/ha d-1) 0.62Bb 6.50Ba 3.56 9.53 3.07Ab 21.55Aa 12.31 9.97 1.84 14.03 7.93 10.48 8.71 Herbage yield (Mg DM/ha yr-1) 3.38Cb 12.83Ba 8.10 6.92 4.18Bb 14.98Aa 9.58 5.20 5.25Ab 15.28Aa 10.27 5.52 4.27 14.36 9.31 3.71 5.23 Herbage yield of elephant grass (Mg DM/ha yr-1) 1.97Bb 7.64Aa 4.81 9.18 2.14Bb 8.14Aa 5.14 8.11 3.26Ab 8.23Aa 5.74 10.48 2.46 8.00 5.23 7.51 8.41 Herbage yield of forage (between rows of elephant grass - Mg DM/ha yr-1) 1.40Bb 5.19Ba 3.30 9.89 2.03Ab 6.84Aa 4.44 7.11 1.99Ab 7.05Aa 4.52 8.86 1.81 6.36 4.08 7.54 7.47 Herbage yield of grasses (between rows of elephant grass – Mg DM/ha yr-1) 0.84Cb 2.88Ba 1.86 12.63 1.41Ab 3.99Aa 2.69 10.05 1.15Ba 1.45Ca 1.29 16.45 1.13 2.77 1.95 11.05 11.45 Herbage yield of stoloniferous perennial peanut (Mg DM/ha yr-1) 0.08Bb 1.35Ba 0.71 9.46 0.38Ab 4.46Aa 2.42 10.23 0.23 2.90 1.56 10.48 8.70. Total. 16.21B 19.16A 20.53A 18.63 4.05 9.61B 10.28AB 11.49A 10.46 6.53 6.59B 8.87A 9.04A 8.17 6.89 3.72B 5.39A 2.59C 3.90 10.46 1.42B 4.84A 3.13 8.39. Means followed by capital letters on the column and lowercase letters in the line differ (p < .05) by the Tukey’s test. EG = elephant grass-based (control); FP (Low) = forage peanut, low-density in the forage mass + EG; FP (High) = forage peanut, high-density in the forage mass + EG..

(35) 34. Table 3 – Nutritional Value of the grasses on three pasture systems (PS), Santa Maria, RS, Brazil, 2016 to 2017. PS. Cool season. Warm season. Means. CV (%). Elephant grass 16.01Bb 17.01ABb 17.76Ab 16.92 5.06. Warm season. Means. CV (%). Grasses (between rows of elephant grass) Crude protein (%) 11.38 8.22 8.64. 14.15Ba 11.25Bb 12.70 4.61 19.09Aa 12.56Ab 15.82 4.88 20.31Aa 13.34Ab 16.82 4.69 Means 17.85 12.37 15.11 CV (%) 4.73 4.64 In situ digestible organic matter (%) EG 85.41Aa 63.60Ab 74.51 3.93 82.65Aa 63.12Ab 72.88 3.07 Aa Ab Aa FP (Low) 85.36 72.40 78.88 6.85 88.39 64.31Ab 76.35 7.47 FP (High) 84.01Aa 69.13Ab 76.57 3.49 89.38Aa 70.56Ab 79.97 6.01 Means 84.93 68.38 76.19 86.81 65.99 76.40 CV (%) 3.31 6.86 5.58 6.23 Total digestible nutrients (%) EG 73.41Aa 56.32Ab 64.87 4.09 73.60Aa 57.80Ab 65.70 2.73 FP (Low) 73.30Aa 63.70Ab 68.50 6.90 78.55Aa 60.74Ab 69.64 11.04 FP (High) 72.54Aa 60.12Ab 66.33 3.13 79.07Aa 63.86Ab 71.47 7.63 Means 73.08 60.05 66.56 77.07 60.80 68.93 CV (%) 3.32 6.78 6.60 9.81 Means followed by capital letters on the column and lowercase letters in the line differ (p < .05) by the Tukey’s test. EG = elephant grass-based (control); FP (Low) = forage peanut, low-density in the forage mass + EG; FP (High) = forage peanut, high-density in the forage mass + EG. EG FP (Low) FP (High). 23.30Aa 22.84Aa 22.84Aa 22.99 11.04. Cool season. 19.67 19.92 20.30 19.95.