RELATÓRIO FINAL DE BOLSA DE GRADUAÇÃO

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1 Projeto Agrisus No: 2048/17 RELATÓRIO FINAL DE BOLSA DE GRADUAÇÃO Título da Pesquisa: SISTEMAS INTEGRADOS E SUSTENTABILIDADE DA AGRICULTURA EM TERRAS BAIXAS Professor Orientador: IBANOR ANGHINONI Bolsistas de Graduação: LEONARDO RODRIGUES NUNES: 01/04 a 31/12/2017 JOANA SCHROEDER DE SOUZA: 01/01 a 31/03/2018 Instituição: Departamento de Solos Faculdade de Agronomia/UFRGS Tel: ibanghi@ufrgs.br Local da Pesquisa: No campo: Fazenda Corticeiras, Cristal RS Em laboratório: de Pesquisa em Química e Fertilidade do Solos de Agronomia/UFRGS Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ 4.800,00 Faculdade Vigência da Bolsa: 01/04/2017 a 31/03/ INTRODUÇÃO O foco principal do projeto está na formatação, para o ambiente de terras baixas, de sistemas integrados de produção agropecuária, 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 multidisciplinaridade, 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 rendimento do sistema, com o gerenciamento dos pesquisadores envolvidos. Além dessas ações gerais de condução e acompanhamento do experimento, está sendo realizada uma abordagem mais aprofundada na dinâmica dos principais macronutrientes (N, P e K) e sua ciclagem nos sistemas, com foco na disponibilidade desses nutrientes ao longo do tempo. Isso permite realizar avaliações referentes à eficiência de uso dos nutrientes, os quais nessa nova fase do experimento serão padronizados, fornecendo em todos os sistemas estudados a mesma quantidade de nutrientes. Assim, a partir de cálculos poderá se quantificar a quantidade de nutriente utilizado para cada unidade de produto, sendo ele grãos ou carne.

2 2. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO O projeto 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 Empresa Integrar Gestão e Inovação Agropecuária. De fato, trata-se de uma plataforma de pesquisa que foi iniciada em março de 2013, no município de Cristal RS, distante de 160 km de Porto Alegre. A pesquisa é de longa duração (até junho de 2021) 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 (Figura 1): - Sistema 1: Resteva-Arroz, e, monocultivo (sistema tradicional) (T1); - Sistema 2. Azevém pastejado arroz (T2); - Sistema 3. Azevém pastejado-soja-azevém pastejado-arroz (T3); -Sistema 4. Azevém+trevo branco pastejados capim sudão pastejado-azevém+trevo branco pastejados-soja-azevém+trevo branco pastejados-milho-azevém+trevo branco pastejados-arroz (T4); - Sistema 5. Azevém+trevo branco+cornichão pastejados-campo de sucessão pastejadosazevém+trevo branco+cornichão pastejados-campo de sucessão pastejado- azevém+trevo branco+cornichão pastejados-campo de sucessão-azevém+trevo branco+cornichão pastejados-arroz (último cultivo) (T5). O Sistema 1 é conduzido no sistema de preparo convencional de solo, caracterizado como preparo mínimo (gradagem) antecipado, efetuado logo após a colheita do arroz. Os demais sistemas são conduzidos em semeadura direta, com alguma mobilização do solo somente na reconstrução das taipas. Figura 1. Disposição da primeira fase do protocolo experimental SIPA terras baixas, com disposição dos diferentes sistemas ao longo do tempo, desde 2013 até o fechamento da Fase I, em 2017, com o cultivo do arroz irrigado. Cristal RS. 3. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS O período abrangido pela bolsa inclui a fase final do primeiro ciclo do experimento: final dos cultivos de verão (safra 2016/17)) e início do segundo ciclo, com pastejo no inverno (2017) e cultivos de verão (safra 2017/18). As atividades desenvolvidas pelos bolsistas foram de campo, de laboratório, de reuniões de pesquisa e de busca de conhecimento na literatura, conforme apresentadas nos Relatórios Mensais. As atividades de campo constaram de visitas periódicas ao

3 experimento, para o acompanhamento do desenvolvimento das plantas (pastagem e cultivos comerciais) e dos animais e coletas de solo e de tecido vegetal. O solo foi coletado mensalmente para avaliação da evolução da fertilidade do solo nos diferentes sistemas. No laboratório, as atividades constaram da preparação das amostras de solo e de planta, com posterior análise química e processamento dos dados. Além destas, houve envolvimento na organização e participação efetiva do Dia de Campo, realizado em 31/01 e de reuniões periódicas do Grupo de Pesquisa para discussão de pesquisa e planejamento de atividades.. 4. RESULTADOS E SUA DISCUSSÃO Como principais resultados no período de abrangência do Relatório têm-se aqueles relacionados à evolução do estado de fertilidade do solo e à produtividade do arroz em resposta à adubação e ao final do primeiro ciclo (safra 2017/17), apresentados a seguir Evolução da fertilidade do solo O maior aumento de MO no Sistema 5 (Figura 2), de 1,21 Mg ha -1 (43 %) a partir do início do experimento (2013), pode ser explicado pelo uso e manejo do solo até a cultura do arroz na última safra (2016/17). As espécies nativas de pastagem de sucessão, no verão, a mistura de espécies forrageiras (azevém+trevo branco+cornichão), no inverno e a permanência constante do animal no sistema resultam em um grande aporte e ciclagem de resíduos, impactando nesse aumento significativo no teor de MO. O segundo maior aumento, ocorrido no Sistema 2, é caracterizado por azevém pastejado no inverno de todos os anos. Além da ausência de revolvimento do solo, esse sistema também conta, anualmente, com a cultura anual do arroz, que possui alto aporte resíduos, como o arroz e, aind, o resíduo do pastejo do azevém. Isso fez com que, nesse período, esse sistema apresentasse um aumento de aproximadamente 0,7 Mg ha -1 (28 %). A pequena variação (positiva) nos Sistemas 3, de 0,13 Mg ha -1 (4 %) e 4, de 0,15 Mg ha -1 (8 %) tem em comum a soja em rotação, uma cultura que gera pouco resíduo para os sistemas. Figura 2. Teor de matéria orgânica do solo, na camada de 0-10 cm, na fase inicial do protocolo experimental (2013) e após o encerramento da primeira fase (2017), nos distintos de sistemas integrados de produção agropecuária. Cristal RS.

4 Os teores de fósforo disponível (Mehlich 1) no solo também apresentaram diferentes comportamentos de aumento de 2013 a 2017 em função dos diferentes sistemas (Figura 3). No Sistema 1, assim como evidenciado no teor de MO, ocorreu diminuição no teor de fósforo disponível ao longo do tempo, todos os demais sistemas apresentaram aumento na disponibilidade desse nutriente. Figura 3. Teor de fósforo disponível no solo, na camada de 0-10 cm, na fase inicial do protocolo experimental (2013) e após o encerramento da primeira fase (2017), nos diferentes sistemas de integração lavoura-pecuária. Cristal RS. Nível crítico de fósforo no solo para as demais culturas para a classe 3 de textura, conforme CQFS-RS/SC (2016). Tais diferenças são decorrentes das adubações diferenciadas entre os sistemas, tendo-se duas adubações (inverno e verão) nos Sistemas 2 a 5 e somente uma (no arroz) no Sistema 1. Neste sistema, mesmo com adubação para alta expectativa de resposta da cultura do arroz (70 kg ha -1 de P 2 O 5 ), ao longo de quatro anos não foi suficiente para manter o teor inicial de fósforo disponível no solo. Isso demonstra a falta de sustentabilidade do sistema tradicional de cultivo do arroz preconizado no Estado em aumentar os níveis de fertilidade do solo, reafirmando a necessidade de se intensificar o uso de sistemas de produção mais sustentáveis. Os demais sistemas apresentaram aumento de 6; 16; 18 e 25 mg de P por dm -3 de solo, para os Sistemas 2, 5, 3 e 4, respectivamente (Figura 3). Embora em todos os sistemas estejam acima do teor crítico de fósforo para o cultivo do arroz irrigado, somente os Sistemas 3, 4 e 5 apresentam teor acima do nível crítico para as demais culturas de sequeiro, como a soja e o milho. Este ponto é de muita importância para se visualizar a capacidade dos sistemas em proporcionar aumento nos níveis de fósforo disponível do solo e, assim, comportar sistemas de produção mais complexos e diversificados. Os incrementos nos teores de potássio disponível ocorreram de forma semelhante aos de fósforo disponível, porém com maiores aumentos ao longo do tempo para os Sistemas 3, 4 e 5, que foram de 41; 46 e 37 mg de K por dm -3 de solo, respectivamente (Figura 4). Embora a soja apresente considerável exportação desse nutriente, os altos teores presentes no Sistema 3 demonstram a eficiência da pastagem e do animal em pastejo no período hibernal em realizar ciclagem de nutrientes. Mesmo o potássio apresentando mobilidade expressiva no solo, o bom manejo da forragem, mantendo-se uma altura de pastejo moderada, possibilita uma maior eficiência do processo de ciclagem de nutrientes, retornando aproximadamente 80% do K via fezes e urina e aumentando seu potencial de uso na produção forrageira e de grãos.

5 Figura 4. Teor de potássio disponível no solo, na camada de 0-10 cm, na fase inicial do protocolo experimental (2013) e após o encerramento da primeira fase (2017), nos diferentes sistemas de integração lavoura-pecuária.cristal RS. Nível crítico de potássio no solo estabelecido com base no CQFS- RS/SC (2016), tendo-se como referência a CTC ph7,0 do solo Média (10 cmol c dm -3 ) Produtividade de arroz Anteriormente à colheita do arroz, foi verificado que, no final do ciclo de seu desenvolvimento, durante estádio reprodutivo, o intenso crescimento vegetativo da cultura proporcionou um alto grau de acamamento, principalmente nos Sistemas 3, 4 e 5 (Figura 5). Figura 5. Aspecto geral da lavoura na fase de colheita nos Sistemas 1 (esquerda), 3 (meio) e do arroz acamado no Sistema 5 (direita). Os resultados de produtividade de arroz se referem a: 1. Resposta de cultivares de arroz à adubação e 2. Produtividade do arroz ao final do primeiro ciclo do experimento Resposta do arroz à adubação em sistemas de produção agropecuária A adubação constou de níveis de adubação, constando de cinco doses combinadas de N, P e K aplicadas nos Sistemas 1. Tradicional: arroz-pousio, em preparo convencional, 2. Azevém pastejado/arroz, 3. Soja/azevém pastejado/arroz e 5. Pastejo contínuo/arroz, ambos em semeadura direta, em que foram cultivados dois genótipos de arroz: a cultivar IRGA 424 CL e o híbrido Titan CL. Como resposta, verificou-se que os dois genótipos apresentaram alta produtividade no tratamento sem adubação e alta resposta à adubação em todos os sistemas, com híbrido Titan CL

6 chegando a 14,0 Mg ha -1 no T5 do Sistema 5 e o IRGA 424 CL a 13,5 Mg ha -1, no T5 do Sistema 3 (Figuras 6 e 7). O híbrido Titan CL produziu mais do que o IRGA 424 CL em todos os níveis de adubação e sistemas de produção, pois trata-se de um híbrido desenvolvido para alta produtividade, mas também mais exigente em manejo e fertilidade do solo. O menor rendimento desse híbrido no tratamento sem adubação ocorreu no Sistema 1 e foi de 8,0 Mg ha -1 (Figura 6a) e o maior, de 12,4 Mg ha -1, ocorreu no Sistema 3 (Figura 7a). Em relação ao IRGA 424 CL, o rendimento no tratamento sem adubação (T1) variou de 6,8 no Sistema 1 (Figura 6a) a 10,8 Mg ha -1 no Sistema 3 (Figura 7b). Os incrementos no rendimento, de 4,4 Mg ha -1 no Titan CL e de 4,0 no IRGA 424 CL são decorrentes dos sistemas de manejo: Sistema 1 = Pousio/arroz e o Sistema 3, = rotação curta e alta intensidade (Figura 6a). A menor produtividade no T6 de adubação (N-P 2 O 5 -K 2 O = kg ha -1 ), quando comparado aos demais tratamentos, indica a dependência de todos os sistemas da reposição dos nutrientes fósforo e potássio para o cultivo, devido à insuficiência do fornecimento via ciclagem, havendo perdas durante o período do inverno, mesmo que os nutrientes estivessem na faixa de suficiência. No Sistema 2 (Figura 6a), onde ocorre o cultivo de arroz seguido de azevém pastejado e adubado no inverno, em semeadura direta, os patamares de produtividade alcançados foram superiores em relação ao Sistema 1 (Figura 6b). Na cultivar IRGA 424 CL, a testemunha sem adubação produziu 7,7 Mg ha -1, enquanto que no T5, houve a produção de 11,8 Mg ha -1 e um ganho de 3,1 Mg ha -1, enquanto o híbrido Titan CL, que produziu em torno de 8,0 Mg ha -1 na testemunha no Sistema 2 e 13,4 Mg ha -1 no melhor tratamento (T5), com um incremento de 5,4 Mg ha -1. Na comparação entre os genótipos no Sistema 2 (média dos tratamentos de adubação) o rendimento da cultivar IRGA 424 RI foi de 10,0 Mg ha -1, enquanto o do Titan CL produziu 12,4 Mg ha -1. Essa maior produtividade do híbrido (2,4 Mg ha -1 ) pode ser atribuída ao maior perfilhamento e vigor do Titan CL, que são características importantes quando em más condições de plantabilidade. A B Figura 6. Produtividade de grãos do arroz com diferentes níveis de NPK no Sistema 1. Monocultivo do arroz (A) e no Sistema 2. Azevém pastejado/arroz (B) em terras baixas Safra 2016/17, Cristal RS. Os níveis de N-P 2 O 5 -K 2 O: 1, 2, 3, 4, e 5 representam, respectivamente, a 0-0-0; ; ; ; ; Sistema 1. Testemunha (pousio/arroz) - Cultivo mínimo c/preparo antecipado; Sistema 2. ILP rotação curta e pouca diversidade Semeadura direta. No Sistema 3 (Figura 7a), que simula um sistema de rotação anual arroz/soja, intercalado por azevém pastejado no inverno, a produtividade do tratamento sem adubação foi maior do que os Sistemas 1 e 2 (Figura 6). No tratamento testemunha, o IRGA 424 CL produziu 10,7 Mg ha -1, enquanto o melhor tratamento de adubação (T5), foi de 13,4 Mg ha -1, um acréscimo de 2,7 Mg ha -1. Já o híbrido apresentou uma alta produtividade média no tratamento sem adubação (12,3 Mg ha -1 ) e somente um incremento mais discreto, de 0,6 Mg ha -1, com maior produtividade no T3.

7 O Sistema 5 (Figura 7b), de rotação longa e alta diversidade da pastagem, que simula uma condição de produção onde o arroz retorna a cada quatro anos, as produtividades foram altas, porém não superaram as do Sistema 3 (Figura 7a). A produtividade da testemunha sem adubação do cultivar IRGA 424 CL foi de 8,8 Mg ha -1, enquanto que no T4, foi de 11,9 Mg ha -1, ou seja, incremento de 3,1 Mg ha -1 pela adubação. No Titan CL, a produtividade na testemunha (T1) foi 9,9 Mg ha -1 e no melhor tratamento (T6), foi de 13,9 Mg ha -1, com um incremento de 4,0 Mg ha -1 pela adubação. Dentre os 4 sistemas, o S3 foi o único em que a produtividade do cultivar (IRGA 424 RI) superou a do híbrido (Titan CL). Na média geral dos níveis de adubação, a produtividade do IRGA 424 CL foi de 11,6 Mg ha -1 e do Titan CL foi de 12,3 Mg ha -1 e a média dos sistemas de produção foi 10,9 Mg ha -1 para o IRGA 424 CL e 12,1 Mg ha -1 para o Titan CL. A B Figura 7. Rendimento de grãos do arroz com diferentes níveis de NPK no Sistema 3 (A) e no Sistema 5 (B) em terras baixas Safra 2016/17, Cristal RS. Níveis de N-P 2 O 5 -K 2 O: 1, 2, 3, 4, e 5, respectivamente, 0-0-0; ; ; ; ; Sistema 3. ILP rotação curta e moderada diversidade Semeadura direta; Sistema 5. Sistema ILP rotação longa e baixa diversidade - Semeadura direta Produtividade do arroz nos sistemas de produção agropecuária No decorrer dos quatro anos do experimento, as produtividades do arroz no Sistema 2 sempre foram superiores às do Sistema 1 (pousio/arroz), resultando em um ganho acumulado de 4,0 Mg ha -1. Isto demonstra os benefícios da inserção do pastejo em azevém adubado e em semeadura direta. Os rendimentos da última safra (2016/17) (Figura 8), onde houve o cultivo do arroz em todos os Sistemas, foram altos (superiores a 10,0 Mg ha -1 ), com menor produtividade no Sistema 1 (10,4 Mg ha -1 ) e maior no Sistema 5 (12,1 Mg ha -1 ), sendo 16% superior. Na segunda safra do arroz (2014/15), ocorreu um aumento de 15% do arroz após um ciclo de arroz/azevém pastejado e de 26% após um ciclo de soja/azevém pastejado. As produtividades de arroz em todas as safras foram maiores do que a média dos últimos anos no RS, que tem sido em torno 7,6 Mg ha - 1 (IRGA, 2017), demonstrando a importância de se construir a fertilidade do solo ao longo do tempo pela adubação das culturas de verão e das pastagens no inverno, desde que se utilize as práticas de manejo recomendadas par alta produtividade do arroz irrigado. Os sistemas integrados de produção apresentaram diferentes produtividades, com a maior obtida no Sistema 5, com 12,1 Mg ha -1, seguido dos Sistemas 2 e 3, com produtividades de 11,7 e 11,5 Mg ha -1, respectivamente (Figura 8). É possível observar nessa figura que, com a mesma adubação fornecida ao arroz em todos os sistemas ( kg ha -1 de N-P 2 O 5 -K 2 O, respectivamente), as diferenças nas produtividades nessa safra (2016/17) foram diferenciadas,

8 atingindo-se ganhos próximos a quase 2 Mg ha -1 do Sistema 5 para o Sistema 1, por exemplo. Esses ganhos são oriundos principalmente do histórico do manejo realizado nos quatro anos, compondo diferentes arranjos de SIPA, os quais acarretam em diversos benefícios para o sistema, como a ciclagem e o aproveitamento dos nutrientes nesses sistemas. Figura 8. Produtividade do arroz irrigado (Mg ha -1 ) nos diferentes sistemas de produção agropecuária em terras baixas ao final do primeiro ciclo de pastejo. Safra 2016/17 Cristal RS. 5. CONCLUSÕES O final da primeira fase do protocolo fortalece as premissas geradores da abordagem multidisciplinar no planejamento da presente pesquisa. Os sistemas integrados de produção agropecuária em manejos conservacionistas de solo, independentemente do seu arranjo espaçotemporal, são alternativas viáveis para a construção da fertilidade do solo e obtenção de alta produtividade culturas comerciais, bem como de produção animal, mostrando ser sistemas viáveis para obtenção da intensificação sustentável da produção agrícola nas terras baixas do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 02 de abril de Ibanor Anghinoni Orientador Joana Schroeder de Souza Bolsista de Graduação