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Ciências Agrárias TURMA: 0349 ANO / SEMESTRE: 2016/2 CRÉDITOS: 02 PROFESSOR: Eduardo Tonet Ferreira DISCIPLINA DE FORRAGEIRAS Calendário disciplina... Data 20/10/16 1ª Aula: Introdução a forrageiras: importância, conceitos, definições,... 27/10/16 2ª Aula: Funcionamento Ecossistema Pastoril Relações animal – planta – solo 03/11/16 3ª Aula: Avaliação de forragem: massa de forragem e taxa de acúmulo Qualidade de forragem 10/11/16 4ª Aula: G1 + Espécies invasoras 17/11/16 5ª Aula: Forrageiras de inverno 24/11/16 6ª Aula: Forrageiras de inverno Ensilagem + Fenação 01/12/16 7ª Aula: Forrageiras tropicais (apresentações em grupo) 08/12/16 8ª Aula: G2 (prova PESO 2 – 20% G1/ 80% G2) Entrega atividades semi-presenciais (fenação e ensilagem) 15/12/16 9ª Aula: Substituição de Grau PLANTAS FORRAGEIRAS TROPICAIS (apresentação) • SORGO FORRAGEIRO (Sorghum bicolor) • MILHETO (Pennisetum americanum) • BRACHIARIAS (Brachiaria decumbens e Brachiaria brizantha) • CAPIM ELEFANTE (Pennisetum purpureum) • BERMUDA, COASTCROSS, TIFTON (Cynodon spp.) • TANZÂNIA, MOMBAÇA, COLONIÃO, ARUANA (Panicum maximum) • PANGOLA (Digitaria decumbens) • PENSACOLA (Paspalum saurae) • ALFAFA (Medicago sativa) Porque estudar forrageiras SEGURANÇA ALIMENTAR A pastagem não cumpre apenas um papel produtivo (carne, leite, lã) É um recurso “multifuncional” Aproximadamente 1/4 da superfície terrestre é coberta por pastagens ! No mundo existem mais de 10 000 espécies de gramíneas e 12 000 espécies de leguminosas ! Somente no RS: > 450 espécies de gramíneas e > de 150 espécies de leguminosas, cada uma podendo apresentar vários ecótipos No RS: rara associação de espécies C3 e C4 Intensificação Desintensificação Evolução atual dos sistemas de produção animal (ruminantes) Pastagens Semi-intensivas? Brasil Europa Pastagens degradadas no mundo... Extensão de degradação (%) Grau de degradação 0 1-5 6-10 11-25 26-50 >50 Soma Nenhum 46.3 0 0 0 0 0 46.3 Leve 0 7 6.1 9.3 3.5 1.5 27.4 Moderado 0 4 7.7 5.7 2.4 1.3 21.1 Forte 0 1.5 0.7 0.9 0.5 1.3 4.9 Extremo 0 0.1 0 0.1 0 0 0.3 Soma 46.3 12.6 14.5 16 6.5 4.1 Fonte: Adaptado de IFPRI (2001) Estamos num ambiente potencialmente produtivo! • Equilíbrio do clima • Gases • Suprimento de água • Formação do solo • Ciclagem de nutrientes • Polinização • Recursos genéticos • Recreação • Efeito estufa • Balanço CO2/O2 • Reservas • Acúmulo de MO • Fixação de N • Reprodução das plantas • Medicina, germoplasma • Ecoturismo, esporte Serviços prestados pelos Ecossistemas 0 100 200 300 400 500 600 TECNOLOGIA, MANEJO, GESTÃO, PLANEJAMENTO... P ro d u ti v id a d e p o r á re a ( k g d e P V /h a ) RECURSOS FORRAGEIROS DEFINIÇÕES E CONECEITOS BÁSICOS FORRAGEM – é tudo aquilo que serve de alimento para os animais FORRAGEIRA – todas as espécies pertencentes a determinados grupos vegetais e que são utilizadas como forragem 1. Origem : nativa exótica 2. Ciclo: estival hibernal 3. Duração: anual perene bienal ou de curta duração 4. Hábito de crescimento: cespitosa (ereta) prostrada: decumbente estolonífera rizomatosa Classificações: inverno verão Grama forquilha (Paspalum notatum) : Gramínea nativa, estival, perene, rizomatoza Capim melador (Paspalum dilatatum) : Azevém (Lolium multiflorum) : Trevo branco (Trifolium repens) : Trevo vermelho (Trifolium pratense): Babosa (Adesmia latifolia) : Pega-pega comum (Desmodium incanum): ??? Grama forquilha (Paspalum notatum) : Gramínea nativa, estival, perene, rizomatoza Capim melador (Paspalum dilatatum) : Gramínea nativa, estival, perene, cespitosa Azevém (Lolium multiflorum) : Gramínea exótica, hibernal, anual cespitosa Trevo branco (Trifolium repens) : Leguminosa exótica, hibernal, perene, estolonifera Trevo vermelho (Trifolium pratense):Leguminosa exótica, hibernal, bienal, cespitosa Babosa (Adesmia latifolia) : Leguminosa nativa, hibernal, perene, estolonífera Pega-pega comum (Desmodium incanum): ??? PASTAGEM – área de solo ocupada principalmente por plantas forrageiras nativas ou exóticas (em geral cultivadas) - Monoespecíficas: em geral cultivadas. Ex: azevém - Pluriespecíficas ou consorciadas. Ex: Pastagem natural Azevém + trevo branco + cornichão Aveia + azevém PASTEJO X PASTOREIO Massa de forragem Matéria seca Taxa de acúmulo Oferta de forragem Carga animal Capacidade de suporte Taxa de lotação Fitômero Filocrono IAF (Índice de área foliar) Produção primária Produção secundária Matéria orgânica Plantas C3 e C4 Pontos meristemáticos A PASTAGEM VISTA COMO UM ECOSSISTEMA PASTORIL Wilkinson & Lowrey (1973) COMPONENTES ABIÓTICOS Radiação Temperatura Relevo Latitude ESTRUTURA DO SISTEMA ECOLOÓGICO COMPONENTES BIÓTICOS FATORES NÃO “MANEJÁVEIS” Organismos Função Categoria Plantas Produtores Autotróficos Herbívoros Consumidores primários Heterotróficos Carnívoros Consumidores secundários Heterotróficos Decompositores Consum 1º, 2º e 3º Heterotróficos FUNCIONAMENTO DO ECOSSISTEMA PASTORIL Fluxo de energia Radiação solar Captura de energia Transformação em energia química (biomassa vegetal) Produção animal Pastejo Temperatura Água Nutrientes Representação simplificada do fluxo de energia num ecossistema (Whittaker, 1972, citado por Briske e Heitshmidt, 1991). Componentes do Sistema Energia contida Eficiência de Conversão - Energia Solar Total Radiação fotossintética - Produção primária Parte aérea Raízes Total - Produção secundária Fluxo de energia (MJ/ha/ano) e eficiências de transferência para produção primária e secundária num Ecossistema Pastoril (Briske e Heitschmidt, 1991) Efeito do nível de oferta de forragem sobre o balanço energético na pastagem natural da Depressão Central do RS (NABINGER, 1998) Oferta de forragem (kg MS/100 kg PVdia)Componentes do balanço 4,0 % 8,0 % 12,0 % 16,0 % Conteúdo de energia Radiação global incidente (MJ/ha) 48.000.000 Radiação fotossinteticamente ativa (MJ/ha) 20.600.000 Produção de forragem (MJ/ha) 40.877 * 68.714 73.343 66.842 Produção de carne (MJ/ha) 1.835 * 3.144 3.415 2.738 Eficiência de transformação PAR/Prod. Forragem 0.20 0.33 0.36 0.32 PAR/ Produção de carne 0.009 0.015 0.017 0.013 Forragem/Carne 4.48 4.53 4.66 4.10 A MAIOR PRODUTIVIDADE DO ECOSSISTEMA PASTAGEM NATIVA FOI FUNÇÃO DE: • Maior IAF residual = maior interceptação da luz • Melhoria nas condições físicas, químicas e biológicas do solo • Melhoria da composição botânica maior seletividade do pastejo (qualidade forragem ingerida) maior “economia” energética no processo do pastejo melhor desempenho animal AÇÃO DO MEIO SOBRE O CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO DAS PLANTAS Efeito de diferentes níveis de nitrogênio aplicado ao solo sobre a quantidade de PAR interceptado por uma pastagem de festuca e sua consequência sobre o rendimento de biomassa aérea. (Gastal et al., 1992) DEFICIÊNCIA DE NITROGÊNIO Intensidade da radiação - N não limitante N limitante Efeito da limitação de nitrogênio sobre a eficiência de uso da radiação interceptada (Gastal e Saugier, 1986). DEFICIÊNCIA DE NITROGÊNIORelação entre a taxa de expansão foliar e o potencial de água da folha para três gramíneas (Jones, 1988) DEFICIÊNCIA DE ÁGUA Matéria seca aérea total de trigo em função da quantidade de radiação fotossintéticamente ativa absorvida durante a estação de crescimento. A cultura irrigada que recebeu 300 kg N representa a produção potencial (linha sólida) (Lawlor, 1995). DEFICIÊNCIA DE ÁGUA X NITROGÊNIO EFEITO TEMPERATURA X NUTRIENTE INTENSIDADE DA DEMANDA EM C OFERTA DE C Folhas Hastes Ramif. Raízes ORDEM DE PRIORIDADE Reservas - Temperatura - Água - N - Luz Modelo hierárquico de alocação da biomassa (Nabinger, 1999). e leguminosas Generalização do modelo de previsão de produção potencial de biomassa, baseado na quantidade de radiação fotossintéticamente absorvida (PARa) (adaptado de Gosse et al., 1986) METABOLISMO VEGETAL FÓSFORO ? POTÁSSIO ? Temperatura, fotoperíodo, N, Folhas Hastes Morfogênese das partes aéreas Índice foliar Eficiência de intercepção i Radiação incidente Radiação Intercep. Fotossíntese da pastagem Saldo de CO2 Eficiência fotossintétic Biomassa aérea Biomassa radical Reserva s Biomassa total = coeficiente de repartição dos assimilados Fotossíntese da folha Respiraçã o noturna . Temperat. . Nitrogênio . Água Evolução da eficiência de intercepção da radiação incidente (Ei) em função da evolução do índice de área foliar (IAF) em alfafa (Gosse et al., 1984) Evolução da taxa de crescimento da cultura em função da evolução do índice de área foliar numa pastagem de azevém (Brougham, 1956) A IMPORTÂNCIA DO ÍNDICE DE ÁREA FOLIAR (IAF) tempo biomassa aérea biomassa total biomassa colhível biomassa senescente I II III Evolução da produção primária e da produção colhível O CRESCIMENTO VEGETAL Fitômero de uma gramínea e seus componentes (Nabinger, 1999) MORFOGÊNESE VEGETAL Corte esquemático de uma haste de gramínea ne estádio vegetativo. (A) (Jewis, 1972) e sua interpretação (B) (Gillet, 1980) MORFOGÊNESE VEGETAL Variáveis ambientais: Temperatura, água, nitrogênio, etc... Velocidade de surgimento das folhas Duração de vida das folhas Comprimento final da folha Densidade de folhas nas hastes N o de folhas vivas por haste Velocidade de alongamento das folhas Características morfológicas genotípicas Características estruturais da vegetação IAF MANEJO Qualidade da luz Diagrama esquemático das relações entre as principais características morfogênicas das forrageiras e as características estruturais da pastagem (Lemaire, 1997) CARACTERÍSTICAS Efeitos do meio e do manejo Morfogênicas Velocidade de surgimento de folhas (VSF) Genótipo, T ºC, N, H2O Duração da vida das folhas (DVF) Genótipo, T ºC, N, H2O, VSF Taxa de elongação foliar (TEF) T ºC, N, H2O, Estádio fenológico Estruturais Densidade de hastes ou perfilhos VSF, DVF, Pastejo Tamanho final da folha TEF, VSF Número de folhas vivas por haste DVF e VSF Uma mesma planta pertencente a uma espécie de lenta velocidade de surgimento (emissão) de folhas pode ser pastejada frequentemente? Por que existe dominância de uma espécie sobre outra em condições de pastejo? Que característica determina o intervalo ótimo entre cortes ou pastejos? Genótipos com diferente duração de vida da folha podem ser manejados da mesma maneira? APLICABILIDADE DE SE CONHECER AS CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS E ESTRUTURAIS DA PASTAGEM: Relação entre as características morfogênicas e estruturais da pastagem com o IAF VSF (Velocidade de surgimento de folhas) TEF (Taxa de alongamento foliar) DVF (Duração de vida da folha) Tamanho final da folha Densidade de hastes ou perfilhos Número de folhas vivas por haste CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS CARACTERÍSTICAS MORFOGÊNICAS Velocidade crescimento do IAF Tamanho do IAF Duração e qualidade do IAF Parâmetro morfogênico Doses de N - mg/planta 37 75 150 300 - filocrono (UT/folha) - comprimento final da folha (cm) - duração da folha (graus-dia) - no de folhas vivas na HP - Perfilho por planta (no) Efeito do N sobre alguns parâmetros morfogênicos de Paspalum notatum ecotipo André da Rocha (Nabinger et al., 2003) Parâmetro morfogênico Doses de N - mg/planta 37 75 150 300 - filocrono (UT/folha) 130 112 78 67 - comprimento final da folha (cm) 4 5 7 9 - duração da folha (graus-dia) 668 627 624 603 - no de folhas vivas na HP 3,6 5,6 8,0 9,0 - Perfilho por planta (no) 3,1 9,6 18,5 38,0 Efeito do N sobre alguns parâmetros morfogênicos de Paspalum notatum ecotipo André da Rocha (Nabinger et al., 2003) Nutrientes do solo Temperatura Água Luminosidade fotossintéticamente ativa DESFOLHA / PASTEJO O que limita a produção primária? • Incapacidade de colher toda a planta • Limitação de consumo (estrutura e valor nutricional do pasto, aspectos ligados ao animal – TGI, sanidade, raça, etc) • Perdas metabólicas O que limita a produção secundária?
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